Definice rezonančních napětí. Otázky řízení
Fenomén rezonance proudů a stresu je pozorován v obvodech indukčního kapacitního povahy. Tento fenomén našel aplikaci v elektronice, stává hlavním způsobem upravit přijímač na určitou vlnu. Bohužel, rezonance může poškodit elektrické zařízení a kabelové vedení. Ve fyzice je rezonance zásadou frekvencí několika systémů. Podívejme se na jaký druh stresové rezonance a proudy, jakou hodnotu má a kde se používá v elektrotechniku.
Reaktivní indukčnost a kapacita
Indukčnost je schopnost těla akumulovat energii v magnetickém poli. Vyznačuje se proudovým zpožděním z fázového napětí. Charakteristické indukční prvky - tlumivka, cívky, transformátory, elektromotory.
Kapacita je prvky, které akumulují energii pomocí elektrického pole. U kapacitních prvků je znak fáze napětí charakteristické. Kapacitní prvky: kondenzátory, varicapy.
Jejich hlavní vlastnosti jsou uvedeny, nuance v tomto článku nejsou zohledněny.
Kromě uvedených prvků mají jiná také určitou indukčnost a kontejner, například v elektrických kabelech distribuovaných podle jeho délky.
Kapacita a indukčnost v obvodu AC
Pokud v řetězcích stejnosměrný proud Kapacita v obecném smyslu je rozbitá sekce řetězce a indukčnost je vodič, pak v variabilních kondenzátorech a cívkách jsou reaktivní analog odporu.
Reaktivní odolnost vůči cívce indukčnosti je stanovena vzorcem:
Vektorový diagram:
Kondenzátorová reaktivní odpor:
Zde W je úhlová frekvence, F-frekvence v řetězci sinusového proudu, L je indukčnost, C - kapacita.
Vektorový diagram:
Je třeba poznamenat, že při výpočtu připojených postupně proudových prvků použijte vzorec:
Upozorňujeme, že kapacitní komponenta je přijímána s minus znamení. Pokud je také aktivní komponenta (odpor) v řetězci, pak vzorec Pythagora teorém (na základě vektorového diagramu) je složen:
Na čem závisí reaktivní odpor? Reaktivní charakteristiky závisí na velikosti nádrže nebo indukčnosti, stejně jako z frekvence AC.
Pokud se podíváte na vzorec reaktivní složky, lze poznamenat, že s určitými hodnotami kapacitní nebo indukční složky bude jejich rozdíl nulový, pak v řetězci zůstane pouze aktivní odpor. Ale to není všechny vlastnosti takové situace.
Zpětná rezonance napětí
Pokud je v souladu s generátorem připojit kondenzátor a cívku induktoru, pak, pokud se rovnost jejich reaktivního odporu dojde k rezonanci napětí. V tomto případě by měla být aktivní část Z co nejmenší.
Stojí za zmínku, že indukčnost a kapacita má pouze reaktivní vlastnosti v idealizovaných příkladech. V reálných obvodech a prvcích je vždy aktivní odpor vodičů, i když je extrémně malá.
S rezonancí se vyskytuje výměna energie mezi škrticí klapkou a kondenzátorem. V ideálním příkladech, v počátečním spojení zdroje energie (generátor), energie se hromadí v kondenzátoru (nebo sytiči) a po jeho odpojení, jsou v důsledku této výměny nešťastné oscilace.
Napětí na indukčnosti a nádobách jsou přibližně stejné, podle:
Kde X je XC kapacitní nebo XL indukční odpor, resp.
Obvod sestávající z indukčnosti a kapacity se nazývá oscilační obrys. Jeho frekvence je vypočtena vzorcem:
Období oscilací je určeno Thompson Formuli:
Vzhledem k tomu, že reaktivní odolnost závisí na frekvenci, odolnost indukčnosti se zvyšující se zvýšení kmitočtem a kapky kontejneru. Když je odpor rovna, pak je celkový odpor mnohem snížen, což se odráží v grafu:
Hlavními vlastnostmi kontury jsou kvalitní (q) a frekvence. Pokud uvažujete o konturu jako kvadrupole, pak je jeho přenosový koeficient po jednoduchém výpočtu snížen na kvalitu:
A napětí na závěru řetězce se zvyšuje v poměru k koeficientu přenosu (dobrovolnosti) kontury.
UK \u003d UVH * Q
S rezonancí stresu, tím vyšší je kvalita, tím větší napětí na prvcích obvodu překročí napětí připojeného generátoru. Napětí může vstát v desítkách a stokrátech. Toto je zobrazeno v plánu:
Ztráta výkonu v obvodu je způsobena pouze přítomností aktivního odporu. Energie z napájecího zdroje je odvozena pouze pro udržení oscilací.
Výkonový faktor bude roven:
Tento vzorec ukazuje, že ztráty dochází v důsledku aktivního výkonu:
S \u003d p / cosf
Současná rezonance je pozorována v obvodech, kde jsou indukčnost a kapacita propojena paralelně.
Fenomén je proud proudů velké velikosti mezi kondenzátorem a cívkou, při nulovém proudu v nerozvětvené části řetězu. To je vysvětleno tím, že když je dosaženo rezonanční frekvence, se obecný odpor Z zvyšuje. Nebo jednoduchý jazyk zvuky tak - v bodě rezonance je dosaženo maximální celkové hodnoty odporu Z, po které se zvyšuje jeden z odolnosti a další snižuje se v závislosti na tom, zda se frekvence zvyšuje nebo snižuje. Je jasně zobrazen na plánu:
Obecně platí, že vše je podobné předchozímu fenoménu, podmínky pro vznik rezonance proudů jsou následující:
- Frekvence potravin je podobná obrysu rezonanční.
- Vodítky v indukčnosti a kontejnerech pro proměnlivý proud jsou rovny BL \u003d BC, B \u003d 1 / X.
Aplikace v praxi
Zvažte, jaké výhody a poškození rezonance proudů a stresů. Největší výhodou rezonančního fenoménu byl přiveden do rádiového přenosového vybavení. Jednoduchá slovaa schéma přijímače je instalováno cívky a kondenzátor připojený k anténě. Změnou indukčnosti (například pohybující se jádro) nebo velikost kontejneru (například alternativní kondenzátor vzduchu) nastavíte rezonanční frekvenci. Výsledkem je, že napětí na cívce stoupá a přijímač chytí určitou rádiovou vlnu.
Poškození těchto jevů může být přenášeno v elektrotechniku, například na kabelových vedeních. Kabel je distribuovaná indukčnost a kapacita distribuovaná délka, pokud je dlouhá linie odeslat napětí v režimu volnoběhu (když není zatížení připojeno k konce kabelu od zdroje napájení). Proto existuje nebezpečí, že dojde k rozbití izolace, zátěžový předřadník je připojen k tomu, aby se tomu zabránilo. Podobná situace může vést k selhání elektronických komponent, měřicí přístroje a další elektrické zařízení jsou nebezpečnými účinky tohoto jevu.
Závěr
Rezonance napětí a proudů je zajímavým jevem, který potřebujete vědět. Je pozorován pouze u induktivně kapacitních obvodů. V řetězech s většími aktivními odpory se nemůže objevit. Shrneme se, stručně zodpovězte hlavní otázky na toto téma:
- Kde a ve kterých řetězci je fenomén rezonance?
V induktivně kapacitních obvodech.
- Jaké jsou podmínky pro vznikání a rezonance napětí?
To se vyskytuje pod podmínkou rovnosti odolnosti proudu. V řetězci musí být minimální aktivní odolnost a frekvence zdroje energie se shoduje s rezonanční frekvencí obrysu.
- Jak najít rezonanční frekvenci?
V obou případech vzorec:w \u003d (1 / lc) ^ (1/2)
- Jak eliminovat jev?
Zvýšením aktivního odporu v řetězci nebo změně frekvence.
Nyní víte, jakou rezonanci proudů a zdůrazňuje, jaké jsou podmínky pro jeho výskyt a aplikace v praxi. Pro zajištění materiálu doporučujeme prohlížení užitečného videa.
Koeficient energie cosφ s rezonancí napětí se rovná jednomu.
2. Stav, znamení a použití stresové rezonance. V takovém případě je rezonance stresu škodlivá? Proč?
Režim, ve kterém v obvodu se sekvenční sloučeninou indukčního a kapacitního prvku, vstupní napětí se shoduje s proudovou fází, rezonancí napětí.
náhlý vzhled rezonančního režimu ve vysoce výkonných řetězcích může způsobit nouzovou situaci, vést k rozpadu izolace vodičů a kabelů a vytvořit nebezpečí pro personál.
3. Jaké způsoby můžete dosáhnout rezonance stresu?
Při připojování oscilačního obvodu sestávajícího z indukčnosti a kondenzátoru cívku může dojít k rezonančnímu fenoménu zdrojem energie. Jsou možné dva hlavní typy rezonance: se sekvenčním připojením cívky a kondenzátoru-rezonancí napětí, s jejich paralelní soustavy-rezonancí proudů.
4. Proč se stresovou rezonancíU. 2 \u003e U. 1 ?
Kde r je aktivní odpor
I - Aktuální energie
XL - indukční odporová cívka
XC - kapacitní kondenzátorový odpor
Z - plný střídavého střídavého proudu
S rezonancí: UL \u003d USA,
Kde nás je napětí cívky,
UL - napětí kondenzátoru
Napětí lze nalézt:
U \u003d ur + ul + uc \u003d\u003e u \u003d ur,
Kde ur je napětí cívky, ke kterému je připojen voltmetr V2, což znamená napětí V2 \u003d V1
5. Jaká je zvláštnost rezonance stresu? Vysvětli to.
V důsledku toho může být režim rezonance dosaženo změnou indukčnosti cívky L, kapacitu kondenzátu C nebo frekvence vstupního napětí Ω.
6. Zaznamenejte expresi zákona o OHM přes vodivost pro řetězec s paralelní sloučeninou kondenzátoru a indukční cívky. Jaká je plná vodivost?
Ohmův zákon přes vodivost pro AC obvod s paralelním přípojkou.
7. Stav, znamení a použití současné rezonance.
na základě rovnosti indukční a kapacitní vodivosti.
8 . Jaké způsoby může být současná rezonance dosažena?
Režim, ve kterém v obvodu obsahujícím rovnoběžné větve s indukčními a kapacitními prvky se sekce proudového obvodu shoduje s fází napětí, proudovou rezonancí.
9. Proč s důvodyI. I. 2 > I. I. 1 ?
Vzhledem k tomu, že na bázi vektorového aktuálního diagramu během rezonance bude graf obdélníkovým trojúhelníkem, kde budou proudy I a I 1 katech, a proud I 2 je hypotenurus. Proto bude I 2 větší než I 1.
10. Jaký je vlastnost rezonance proudů? Vysvětli to.
S rezonancí současných proudů v pobočkách, mnohem větší než proud nerozvětvené části řetězce. To je síla proudu - je základním znakem současné rezonance.
11. Vysvětlete konstrukci vektorových diagramů.
Účelem jeho konstrukce je stanovení aktivních a reaktivních složek napětí na cívce a úhlu fázového posunu mezi napětím na vstupu řetězu a proudu
Výpočty
Seznam použitých zdrojů
Elektrotechnika a elektronika. Kn. 1. Elektrické a magnetické řetězy. - B 3-bod: kN.1 / C. G. Gerasimov et al.; Ed. V. G. Gerasimov. M.: Energoatomizdat, 1996. - 288 p.
Kasatkin A. S., Nemtsov M. V. Elektrické zařízení. M.: Vyšší. Shk., 1999. - 542 p.
Elektrotechnika / ED. Yu. L. Hotunseva. M.: Agar, 1998. - 332c.
Borisov Yu. M., Lipatov D. N., Zorin Yu. N. Elektrotechnika. Energoatomizdat, 1985. - 550 p.
GOST 19880-74. Elektrotechnika. Základní pojmy. Termíny a definice. M.: Normy vydavatelství, 1974.
Rezonance napětí se vyskytuje v elektrickém obvodu, který obsahuje několik prvků: zdroj elektřiny, indukčnost indukčovače indukce a kondenzátoru. Uvedené prvky jsou spojeny postupně. V tomto případě má zdroj napětí frekvenci, která se shoduje s vnitřním obrysem. To je často používáno v pásových filtrech.
Cívka indukčnosti a kondenzátor je konzistentně zařazena do řetězce spolu zvláštním způsobem ovlivňujícím generátor, ze kterého je řetěz konzumován. Taky ovlivňuje fázové poměry napětí a proudu:
- První prvek posouvá fázi, zatímco napětí začíná předjíždět proud asi čtvrtiny období.
- Druhý prvek působí jinak. To nutí proud, aby předčil napětí také jednu čtvrtou část fázového období.
Indukční odpor působí na posun fází, což je důvod, proč může být považován za opačný k provozu kapacitního odporu. Výsledkem je, že konečný fázový posun mezi napětím a proudem v řetězci závisí na celkovém účinku indukčního a kapacitního odporu, stejně jako vztah mezi nimi. Na tom také závisí povaha řetězce.
Pokud stejná hodnota překročí opak, pak může být systém považován za kapacitní, protože proud je lepší ve fázi. S jinou situací je charakter řetězce považován za indukční, protože napětí dominuje.
Obecná reaktivní odolnost pro určení jednoduše. Musíte složit dva indikátory odporu:
- Induktivní z cívky.
- Kapacitní z kondenzátoru.
Vzhledem k tomu, že mají opačný účinek, jeden z nich je přidělen negativní znamení (obvykle kapacitním odporem kondenzátoru). Pak se obecný reaktivní odolnost může být nalezen takto: Z indikátoru cívky se kondenzátor odečte. Pokud je celkové napětí rozděleno do nalezeného parametru, pak proud vypne proud proudu. Tento vzorec lze snadno změnit otočením na napětí. Bude se rovnat produktu proudu a rozdíl dvou odolnosti (induktivní je odebíráno z cívky a kapacitní - od kondenzátoru).
Pokud odhalíte závorku, první hodnota bude odrážet skutečnou část dílu obecné napětíkteré se snaží překonat odolnost. Druhý je komplexní napětí, které se snaží překonat kapacitní parametr. Obecný stres lze tedy považovat za součet těchto Podmínek.
Typicky může být hodnota aktivního odporu zanedbána. Pokud je příliš velká, je stále nutné ho zvážit.
Chcete-li určit tuto hodnotu je nutné vypočítat druhou odmocninu ze součtu dvou částí:
- Obecný aktivní odpor, postavený na čtverci.
- Čtverec rozdílu v indukční a kapacitní rezistenci, to znamená, že obecná reaktivní.
Zřejmé přechod na zákon OHM. Pokud je proud rozdělen hodnotou pro nalezenou hodnotu, pak lze získat napětí.
Pokud připojíte cívku s kondenzátorem v sérii, je menší posunutí fáze, než pokud byly tyto prvky zapnuty odděleně. To je způsobeno tím, že tyto prvky působí na řetězci zcela odlišně, přesouvá rovnováhu v různých směrech. Kompenzují fázový posun, zprůměrovali svou hodnotu.
Možné rovnováhy. Kompletní kompenzace poměru mezi napětím a proudem dojde, pokud se odpor cívky a kondenzátoru bude rovna navzájem. V tomto případě se řetěz chová, jako by tyto prvky nejsou zahrnuty. Provoz systému bude snížena na čistou aktivní odpor tvořenou spojovacími dráty a cívkou. Síla proudu dosáhne maximální hodnoty, může být vypočtena podle normy OHM zákona.
S popsanou situaci jsou aktivní napětí na cívce a kondenzátor rovna, a také dosáhnout maximální hodnoty. Pokud je aktivní odpor v tomto řetězci minimální, pak místní indikátory překročí celkové napětí několikrát. Takový jev je obvyklé zvané stresové rezonance.
Je důležité to pochopit místní odpory přímo závisí na aktuálních indikátorech. Pokud je aktuální frekvence snížena, indukční hodnota se sníží a kapacitní se zvýší. Kromě aktivního odporu bude síť rovněž reaktivní, protože je rezonance přijde na ne. To se stane v případě, že mění indukčnost nebo kontejnery.
Pokud existuje rezonance v řetězci, pak je zdrojová energie spotřebována pouze na ohřevu vodičů, tj. Překonání aktivního odporu, protože cívka vyvolává proud do kondenzátoru a zpět bez úsilí generátoru. Koneckonců, v obvodu s jedním z prvků proudu kolísá, periodicky přechází ze zdroje do magnetického pole. To se týká cívky. V případě kondenzátoru je pozorována podobná situace, je zapojeno pouze elektrické pole. Pokud jsou tyto dva prvky kombinovány, stejně jako je rezonance, pak se energie cyklicky pohybuje z cívky do kondenzátoru a zpět. Současně se stráví více pouze kvůli odolnosti vodiče.
Když porušení rezonance, množství energie požadované prvním a druhým prvkem se neshoduje. Přebytek nastane, který bude pokryta úsilím generátoru. Tento proces může být srovnáván s hodinovým mechanismem s kyvadlem. Pokud nebyla síla tření, mohla se lišit bez použití dodatečného nákladu nebo pružiny v mechanismu. Ale tyto prvky, v případě potřeby přenášejí část své energie do kyvadla, což je důvod, proč překonává sílu tření a nepřetržitě se pohybuje. S rezonancí v elektřinu, množství energie, které musí být hlášeno, že udržuje oscilace, minimální.
Řetězec je považován za oscilační okruh, pokud jsou splněny několik podmínek. Nejprve musí být proud proměnná. Za druhé, systém by měl zahrnovat generátor, kondenzátor a cívku induktoru. Zatřetí musí být položky připojeny v sérii. Za čtvrté, vnitřní odpory by měly být stejné.
Ale rezonance není možné, pokud frekvence generátoru, kapacita a indukčnost obvodu nebude odpovídat hodnotám v závislosti na jiných parametrech řetězce. Všechny jsou vypočítány speciálními nekomplikovanými vzorce.
Přínos a poškození
Rezonance je často používána s přínosem. Jeden z jasných příkladů domácností - oprava rádia. Elektrické zařízení je konfigurováno tak, aby se objeví rezonance. Díky tomu je napětí na cívce stoupá a překračuje hodnotu v řetězci vytvořené anténou. To je nezbytné pro normální provoz přijímače.
Ale někdy působení rezonance ovlivňuje techniku \u200b\u200bje extrémně škodlivé. Růst napětí v některých oblastech může mít za následek jejich rozmazání. Vzhledem k tomu, že místní hodnoty neodpovídají generátoru, mohou selhat samostatné části nebo měřicí přístroje.
Ve střídavých proudových obvodech se sekvenčním připojením aktivního prvku R, kapacitní C a indukční L může dojít k takovému fenoménu jako rezonance napětí. Tento jev lze využít s přínosem (například v rádiovém inženýrství), ale může také způsobit vážné poškození (v elektrických instalacích vysokého výkonu, stresová rezonance může způsobit vážné následky).
Schéma zapojení a vektorový diagram se zátěžovou rezonancí níže:
S postupným začleněním všech tří prvků tohoto elektrického obvodu bude spravedlivé:
Je třeba si také pamatovat, že rezonance je možná pouze při φ \u003d 0, což je ekvivalentní tomuto poměru spojení se sekvenčním připojením, to znamená, že stav ωL \u003d 1 / (ωc) nebo ω 2 lc \u003d 1. Napětí Rezonance lze dosáhnout třemi způsoby:
- Vyzvednout indukčnost cívky;
- Vyberte si kapacitu kondenzátoru;
- Vyzvednout úhlovou frekvenci ω 0;
A všechny tyto frekvence, hodnoty kapacity a indukčnosti lze určit pomocí vzorců:
Frekvence ω 0 se nazývá rezonanční frekvence. Pokud ani napětí, ani aktivní odpor R nemění v obvodu, pak s rezonancí napětí v tomto řetězci bude maximálně a je rovna U / R. To znamená, že proud bude zcela nezávislý na reaktivní rezistenci řetězu. V případě, že reaktivní odolnost X C \u003d X L překročí aktivní odpor R, pak se napětí začne zobrazovat na svorkách cívky a kondenzátoru, významně vynikající napětí na svorkách řetězu. Podmínkou, ve kterém napětí na svorkách řetězu bude menší než napětí proudových prvků, budou zobrazeny:
Hodnota, která má rozměr odporu a pro pohodlí výpočtů, je indikována námi jako ρ, se nazývá odolnost proti vlnu obvodu.
Množství napětí přesahuje klipy kapacitního a indukčního prvku s ohledem na síť lze určit z výrazu:
Množství Q určuje rezonanční vlastnosti obrysu a nosí kvalitu názvu obrysu. Také, více rezonančních vlastností může charakterizovat 1 / q hodnotu - útlum kontury.
Okamžitá síla pro indukčnost a kapacitu se rovná p l \u003d u l isin2ωt a p c \u003d -U s isin2ωt. S stresovou rezonancí, když u L \u003d u S, bude tato moc stejná kdykoliv a naproti znamení. A to znamená, že v tomto řetězci bude výměna energie mezi magnetickým oborem cívky a elektrickým oborem kondenzátoru a energetickou výměnou mezi energií polí a energie zdroje elektrické energie (výkon a nedochází. To je způsobeno tím, že P L + P C \u003d DW M / DT + DW E / DT a W M + W E \u003d CONST, tj. Celková energie polí v obvodu je konstantní. Když tento systém pracuje, energie z kondenzátoru se přepne do cívky v období období, kdy se proud na cívce zvyšuje, a napětí na kondenzátoru se snižuje. Během dalšího čtvrtletí období je obraz opakem - naviják proud se sníží, a napětí kondenzátoru roste, to znamená, že energie z indukčnosti přepne nádobu. Současně zdroj elektrické energie, který se živí tento řetězec, pokrývá pouze spotřebu energie spojenou s přítomností v obvodu aktivního odporu R.
Zátěžová rezonance je způsob elektrického obvodu sinusového proudu se sekvenční sloučeninou odporových R, indukčně L I. kapacitní Z elementy , ve kterém úhlu fázového posunu mezi celkovým napětím (síť napětí ) a proud v řetězci je nula .
Podmínkou výskytu rezonančního napětí je rovnost indukčního a kapacitního odporu řetězce:
X l \u003d x c. (3.27)
Elektrický obvod, napájený sinusovým střídavým proudem, ve kterém se nazývá kondenzátor a indukčná cívka oscilační obrys .
Stresová rezonance lze získat třemi způsoby:
1. Změna frekvence W sinusový proud;
2. Změnit hodnoty induktivity nebo kapacita Oscilační obvod, na kterém indukční X L. nebo kapacitní X C. odpor;
3. Se současnou změnou parametrů W, L., C. Řetězce oscilačního okruhu.
Ze stavu stresové rezonance (3.27) vyplývá, že od té doby
X L. \u003d W. L. a X C. \u003d 1 / w C.,
pak se stresovou rezonancí
kde w řezu, rad / s - rezonanční frekvence.
Rezonanční stres je charakterizován řadou základních funkcí:
1. Vzhledem k tomu, že se zátěžová rezonance, úhel fázového posunu mezi napětím a proudem je nula (j \u003d y u - y i \u003d 0), výkonový faktor s rezonancí vezme největší hodnotu, faniyatinice :
cos.j \u003d. cos.0 ° \u003d 1. (3.29)
V tomto případě, jak je vidět z vektorového diagramu na Obr. 3.22, A, proudový proud a obecný vektoru napětí se shodují ve směru, protože mají stejnou počáteční fázi y u \u003d y i.
2. S rezonancí stresu napěťové vektory na indukčních a kapacitních prvcích jsou stejné velikosti a opačné fázi :
U L. res \u003d VIDÍŠ. řez (3.30)
tak jako X l I. = X C I.a v komplexní formě (viz obr. 3.22, a).
3. Aktivní odpor napětí s rezonancí napětí se vyrovnává jako napětí sítě (Obr. 4.22, A) jako
. (3.31)
V komplexní formě.
4. Poměr indukční nebo kapacitní odolnosti vůči aktivní rezistenci řetězu s R, l, c- Prvky s rezonancí kvalita oscilačního obvodu Q.
. (3.32)
Násobí numátoru a jmenovatele těchto frakcí na proud I. I., získáme výrazy pro dobrovolný obrys oscilační smyčky prostřednictvím vztahů napětí
. (3.33)
S velkými hodnotami induktivního X L. a kapacitní X C. Odolnost a malé hodnoty aktivního odporu R. Řetězy ( R.<< X l \u003d x c), tj. ve vysoké kvalitě Q. Napětí oscilační obrys
U L. res \u003d VIDÍŠ. REM \u003e\u003e U.:
U L. res / U. = X L. res / R. = Q. >> 1; VIDÍŠ. res / U. = X C. res / R. = Q. >> 1, (3.34)
tj napětí na indukčnosti a kondenzátor sekvenčního oscilačního obvodu při vysoké kvalitě v režimu rezonance napětí může mnohokrát překročit napájecí napětí .
Například, pokud oscilující okruh sériového obvodu
R, l, c- Prvky krmení s sinusovým napětím U. \u003d 220 V, R. \u003d 1 ohmy, X L. res \u003d X C. Řez \u003d 1000 ohmů, pak napětí na indukčnosti a kondenzátoru, následujícím způsobem z (3.34) se rovná:
U L. res \u003d VIDÍŠ. res \u003d U · Q.\u003d 220 · 1000 \u003d 220000 v \u003d 220 kV.
Proto při práci elektrická zařízení napájena síťovým napětím 220/380 volt. stresová rezonance není nikdy použita .
Nicméně, v různých radiotechništích a elektronických zařízeních, kde napájecí napětí oscilačního obvodu je mikrovolts
(1MKV \u003d 10 -6 v), odesílaná rezonance je široce používána, což umožňuje opakovaně zvýšit vstupní signál ve formě sinusového napětí.
Obr. 3.22. Rezonance napětí v řetězci s sériovým připojením R, L, C-prvky
ale) - vektorový diagram.; b) - degenerovaný trojúhelníkový odpor (H. = 0);
v) - degenerační trojúhelníková kapacita (Q. = 0)
5. Vzhledem k tomu, že se zátěžová rezonance X l \u003d x c (3.27) odpor plného řetězce trvá minimální hodnotu , rovna aktivní rezistenci :
ale celkový reaktivní odolnost řetězu se rovná nule :
X. res \u003d | X L. – X C.| = 0. (3.36)
proto triangle odolnosti proti rezonanci napětí má degenerovaný charakter. , jak je znázorněno na Obr. 3.22, b.
6. Na základě zákona OHM a ze vzorce (3.35) vyplývá, že proud I. I. v řetězci s rezonancí stresu dosáhne největší hodnoty. :
I. I. res \u003d U./Z. res \u003d U./R.. (3.37)
Proto to vyplývá proud v obvodu s rezonancí napětí může být podstatně více než proud, který by mohl být v nepřítomnosti rezonance .
Tato vlastnost umožňuje detekci stresu rezonance při změně frekvence W, změna indukčnosti L. nebo tank Z. ale rezonanční proud za určitých podmínek je nebezpečná - Může dosáhnout příliš velké hodnoty, vést k přehřátím prvků řetězu a selhání.
7. Největší hodnotou je aktivní výkon s rezonancí stresu. Protože spojený s čtvercem proudu
P. = (I. I. CH) 2. R., (3.38)
a aktuální I. I. cut - maximum.
8. Celkový reaktivní výkon Q. s rezonancí stresu je nula :
Q. =½ Q L. – Q C.½ = ½ U l I. – U c I.½ \u003d 0, (3.39)
tak jako U L. = VIDÍŠ. . proto power trojúhelník s rezonancí má degenerovaný charakter , jak je znázorněno na Obr. 3.22, v.
9. Poskytováno R. << X L. = X C. (tj. S vysokou kvalitou oscilačního obvodu) reaktivní indukční a kapacitní výkon
Q L. = Q C. >> S. = P., (3.40)
to znamená, že tato moc může velké časy překročit spotřebu úplného výkonu S.. Kde. plná síla S. během rezonance je celek přidělen na rezistivním prvku. R., ve formě aktivního výkonu R..
Fyzicky je fyzicky kvůli skutečnosti, že během rezonance napětí je periodická výměna energie magnetického pole v indukčním prvku a energii elektrického pole v kondenzátoru. V tomto případě intenzita této výměny jako veličin proudové kapacity Q L. a Q C. ve srovnání s aktivním spotřebovaným výkonem R.
Q L./P. = X L./R. = Q.; Q C./P. = X c / r = Q. (3.41)
stanoveny poměrem proudového a aktivního odporu řetězu, jako pro napětí U L., VIDÍŠ. a U., to je dobrá kvalita Q. Okruh okruhu (viz bod 4).
Křivky vyjadřující plnou aktuální závislost I. I., odpor řetězu Z., indukčnost strese U L. a kondenzátor U S. , faktor síly cos.j Z kondenzátoru kondenzátoru ZVolala rezonanční křivky .
Na Obr. 3.23 ukazuje rezonanční křivky ( U L., U S., I. I., Z., cos.j) \u003d. f.(C.) vestavěný obecně, kdy U. = cONST. a w \u003d 2p f. = cONST..
Obr. 3.23. Rezonanční křivky U L. , U S. , I. I. , Z., cos.j v závislosti na tanku Z
S postupným připojením induktoru a kondenzátoru baterie
Analýza těchto závislostí ukazuje, že se zvyšující se kapacita Z Baterie kondenzátoru Plný odolnost proti řetězci Z. Nejprve snižuje, dosahuje minimálního v režimu rezonance a stává se rovnat se aktivnímu odporu R. A pak se opět zvyšuje se zvyšující se kapacitou. V souladu s tím změní Z. Změna úplného obvodového proudu (podle zákona OHM I. I. Zpět proporcionální Z.): S rostoucí kapacitou kondenzátorů proud I. I. Zpočátku se zvyšuje, maximum v režimu rezonance dosahuje a pak se znovu snižuje.
Faktor síly cos.j se liší se změnou kapacity Z Ve stejném pořadí: Nejprve se zvyšující se kapacita Z Výkonový faktor se zvyšuje a dosahuje maximálně stejné jednotky v režimu rezonance a poté klesá, v limitu usilující o nulu.
Napětí na indukčnosti a kondenzátory mají maximální v blízkosti režimu rezonance a v tomto režimu se rovnají. Je třeba poznamenat, že dosažené hodnoty napětí na kondenzátoru a indukčnost cívky v režimu rezonance napětí a v blízkosti může do značné míry překročit vstupní napětí připojené k celému řetězci (viz bod 4).
Z hlediska elektrické bezpečnosti a bezproblémového provozu je třeba zvážit při studiu stresu rezonance na stojanu, nastavení hodnoty napájecího napětí řetězu U. v poměrně nízkých limitech ( U. \u003d 20 ¸ 25 V).
Tak, rezonanční křivky umožňují stanovit minimální impedanci a největší proud v řetězci s maximem výkonového koeficientu rovného jednomu, když je rezonance napětí v obvodu s postupným připojením baterií induktoru a kondenzátoru.
závěry:
1. Rezonance napětí v průmyslových elektroinstalacích napájen sinusovým napětím sítě 220/380 V - nežádoucí a nebezpečný jev Vzhledem k tomu, že může způsobit nouzovou situaci s možným přepětím v některých částech řetězce, vést k rozpadu izolace vinutí elektrické stroje a zařízení, izolace kabelů a kondenzátorů a nebezpečně pro servisní personál.
2. Současně, rezonance napětí je široce používána v rádiové inženýrství, automatizaci a elektronice Chcete-li upravit vibrační obrysy na rezonanci určitá frekvence, stejně jako v různých typech zařízení a zařízení založených na rezonančním fenoménu.
Laboratorní práce 2b je rozdělena do čtyř částí:
1. Přípravná část.
2. Měřicí díl (provádění experimentů a odstranění přístrojových odečtů).
3. Odhadovaná část (stanovení vypočtených hodnot vzorců).
4. Designová část (stavební vektorové diagramy).
Poznámka
Elektrická instalace práce Podle studia stresové rezonance v řetězci s sériovým připojením R, l, c- prvky na modernizované laboratorní stánku EV-4 nesmí se konat Na rozdíl od práce na starých stojanech (viz - práce 2b, str.2. Elektrická část).
1. Přípravný
Příprava na laboratorní práci zahrnuje:
1. Studium teoretické části této příručky a literatury patřící k tématu této práce.
2. Předběžná registrace laboratorních prací v souladu s existujícími požadavky.
V důsledku předběžné registrace laboratorního prací č 2b v pracovním zápisním notebooku nebo protokolu (na A4 listech s tiskovým tiskem) musí být student vyplněn titulní strana, Práce by měla obsahovat název práce a jeho účel, základní informace o práci, převzaté z výše uvedených částí a vzorců nezbytných pro výpočet vypočítaných hodnot, jsou prezentovány základními a ekvivalentními substitučními schématy, jsou připraveny tabulky, resp. , počet experimentů v práci.
Kromě toho by mělo být volné místo pro stavební vektorové diagramy.
2. Měření části
Potřebná měření parametrů zkušebního řetězce jednofázového proudu se sekvenční sloučeninou elektrických přijímačů při rezonanci napětí se provádějí za použití schematického diagramu (obr. 3.24). Toto schéma V souladu s panelem modernizovaným stojanem EV-4 s podobnými nástroje Montestin a digitální měřicí přístroje (viz obrázky na obr. 3.26).
Pro výraznější typ rezonančních křivek v konzistentním řetězci odporu elektrických přijímačů R. Neexistuje ne (na základě Obr. 3.23 je zraněn).
Toto schéma odpovídá substitučnímu schématu s připojenou řadou, zobrazenou na Obr. 3.25.
3.24 Schéma zapojení s postupně připojeným
Induktorová indukčnost a kondenzátorová baterie
3,25 schéma výměny řetězce s postupně připojeným
Induktorová indukčnost a kondenzátorová baterie
Studovat rezonanci stresu
1. Před použitím napájení zkušebního řetězce na panelu stojanu s napíšovacími a digitálními měřicími přístroji (obr. 3.26) přeložit všechny spínače (S 1 ÷ S 6, S "1 ÷ S" 6) umístěné na tomto panelu nižší poloha (podmínka - "vypnuto").
Obr. 3.26. Panal stojan s digitálními měřicími zařízeními a
Metable pro laboratoř práce 2b "rezonance napětí
V jednosměrném řetězci s aktivním reaktivním prvkem "
2. Na stojanu z sériového řetězce R, l, c-Lements Eliminovat rezistor R.Skrytím s pomocí elektrického drátu (červený wire-shunt na konceptu z obr. 3.24) vložení konců do zásuvek na boxamech voltmetru V r..
3. Nainstalujte počáteční celkové kondenzátory kapacitních kapacit Z \u003d 40 μF stisknutím odpovídajících tlačítek černých spínačů vedle připojených kondenzátorů na panelu stojanu č. 4 z monescable baterie kondenzátoru (viz obr. 3.28).
4. Připojte laboratorní autotransformátor (novější) namontovaný na vodorovném panelu napájecího napájecího panelu (obr. 3.27) do síťového napětí (~ 220 V) stisknutím černé "na" přepínače. V tomto případě se rozsvítí dvě signální lampy "Síť". Poté určete knoflík regulátoru Latra. proti směru hodinových ručiček, dokud se nezastaví Proto snižuje napětí na výstupu na nulu.
Obr. 3.27. Laboratorní stojanový panel
Obr. 3.28. Panel №4 Stojan s mononscakes bateriových kondenzátorů
a cívky indukčnosti
5. Subluse nastavitelné napětí Z LATRA ke vstupu obvodu podle studia a připojení digitálních měřicích přístrojů nastavením tlačítka na panelu stojanu z tlačítka Mont-Instate všech přepínačů (S 1 ÷ S 6, S "1 ÷ S" 6) polohy "on". Současně by měla být rozsvícena zelená čísla elektrických nástrojů.
6. Hladké otáčky ve směru hodinových ručiček (obr. 3.27) Instalujte napětí U. Na vstupním řetězci asi 20 ÷ 25 V, řídí jej s digitálním voltmetrem PROTI. (UHP02M zařízení instalováno na levé straně panelu stojanu - obr. 4.26). Následovat udržujte instalovanou konstantu napětí ve všech experimentech S latrem.
7. V procesu studia řetězce s kondenzovanou spojenou vyvolanou cívkou a baterií kondenzátorů k provádění 9 experimentů s různými kondenzátory baterií (hodnoty kontejnerů pro každý experiment jsou uvedeny v tabulce 3.5) stisknutím příslušných tlačítek přepínačů Panel STAND 4 (obr. 3.28) postupně zvyšováním kapacity od 40 μF až 200 mikrofikuje. Před připojením dalších kondenzátorů v každém zážitku musíte určitě zakázat závitový řetězec z napájení. (LATRA výstupy), překládání přepínačů (S1, S "1) do dolní polohy" OFF "a před provedením měření se znovu připojte k napájecím napětí se stejnými spínači.
8. Ve všech experimentech změřte vstupní napětí U.Aktivní spotřební energie R. a obvod tekoucí proud I. I., respektive digitální měřicí přístroje: voltmetr PROTI., wattmeter. W. a ammetrický ALE (Viz Základní obvod na obr. 3.24 a panel stojanu na obr. 3.26).
9. Napětí na baterii kondenzátorů U S. a napětí na indukční cívce SPOJENÉ KRÁLOVSTVÍ. S parametry R K., L K. Změřte digitální voltmetry, resp V c. a V K.na panelu stojanu (viz obr. 3.26).
10. Výsledky měření jednotlivých zkušeností jsou uvedeny v tabulce 3.5.
11. Na konci měřicí části této práce musíte odpojit závitový obvod z napájecího zdroje a napájecího zdroje samotného z napájecího panelu pomocí přepínačů s 1 a s 1 "na panelu s monscochem ( Obr. 3.26) a červené tlačítko "OFF" zapněte napájení blokového panelu (obr. 3.27). Zpráva jako učitele o konci měření a pokračujte s výpočty parametrů řetězu.
