Резонанс в электрической цепи: при каких условиях возникает резонанс в цепи переменного тока

Что такое резонанс в электрической цепи

В обиходе слово «резонанс» прежде всего ассоциируется с реакцией публики на какое-либо значимое событие. На самом деле это явление окружает людей повсюду.

Резонанс в электрической цепи.

Работа динамиков домашнего кинотеатра, например, не давала бы такого эффекта, в том числе и по громкости, если бы в корпусах динамиков не использовался эффект акустического резонанса. Корпуса почти всех музыкальных инструментов сделаны таким образом, чтобы максимально увеличить громкость вибрирующего корпуса. Голосовой аппарат человека также является резонаторной системой, оказывающей существенное влияние на тембр и громкость звука.

Акустический резонанс.

Подобным образом осуществляется «реагирование» в различных электрических системах. Разница лишь в том, что в резонанс входят не звуковые колебания, а электромагнитные поля.

Важно! Следует отметить, что явление резонанса возможно только в цепи переменного тока.

Емкость и индуктивность в цепи переменного тока

Если в цепях постоянного тока емкость в общем смысле является оборванным звеном цепи, а индуктивность — проводником, то конденсаторы и катушки в переменном токе — реактивным аналогом сопротивления.

Реактивное сопротивление дросселя определяется по формуле:

Векторная диаграмма:

Реактивное сопротивление конденсатора:

Здесь w — угловая частота, f — частота в цепи синусоидального тока, L — индуктивность, C — емкость.

Векторная диаграмма:

Следует отметить, что при расчете последовательно соединенных реактивных элементов используется следующая формула:

Обратите внимание, что емкостная составляющая взята со знаком минус. Если в цепи есть еще и активная составляющая (сопротивление), то они складываются по формуле теоремы Пифагора (на основе векторной диаграммы):

От чего зависит реактивное сопротивление? Реактивные свойства зависят от величины емкости или индуктивности, а также частоты переменного тока.

Если посмотреть на формулу реактивной составляющей, то можно увидеть, что при определенных значениях емкостной или индуктивной составляющей их разность будет равна нулю, тогда в цепи останется только активное сопротивление. Но это далеко не все функции в такой ситуации.

Резонанс токов в цепи с переменным током

Протекание тока внутри электрической цепи с последовательным, параллельным или смешанным типом соединения элементов обусловливает достижение различных режимов работы.
Таким образом, резонанс электрической цепи представляет собой секционный режим, содержащий элементы индуктивного и емкостного типов, а угол фазового сдвига между значениями тока и значениями напряжения равен нулю.

В соединенных параллельно конденсаторной и катушечной части наблюдается одинаковое реактивное сопротивление, что и вызывает резонанс.

Следует также учитывать тот факт, что катушечная часть и конденсатор характеризуются полным отсутствием активного сопротивления, а подобие реактивных сопротивлений обнуляет показатели суммарного тока внутри неразветвленной части электрической цепи и большие токи в ветвях.

В условиях параллельного соединения катушки индуктивности и конденсатора получается колебательный контур, отличающийся наличием не включенного в контур колебательного генератора, делающего систему замкнутой.

Явление, сопровождающееся резким уменьшением амплитуды значений силы тока внешней цепи, которая используется для возбуждения параллельно включенных конденсатора и обычной катушки индуктивности, при приближении частоты приложенного напряжения к резонансная частота, называется текущим или параллельным резонансом.

В чем заключается явление резонанса напряжений

Как известно, в сети переменного тока бытовой сети разность потенциалов изменяется с частотой 50 Гц. То есть каждую секунду совершается 50 полных колебаний. Такое явление легко измерить даже бытовым частотомером, определяющим точное значение этого параметра именно по воздействию электромагнитного поля, образующегося вокруг проводника с током. Катушка с металлическим сердечником, установленная в измерительном приборе, будет колебаться с частотой электромагнитного поля домашней сети.

Частотомер

Таким образом генерируется переменное напряжение, которое затем может быть увеличено, а его частота вычисляется микропроцессором или аналоговым устройством, после чего информация может выводиться на экран.

Поняв, что такое явление резонанса электрических напряжений, необходимо всячески избегать этого явления, когда нежелательны одновременные колебательные движения полей. Если такой эффект в устройстве используется для достижения тех или иных физических явлений, то схема должна быть выполнена с высокой добротностью, чтобы для поддержания процесса использовалось как можно меньше энергии (тем самым повышая КПД устройства).

Основы электротехники и электроники

Принцип действия резонансов токов

Если необходимо намеренно создать это явление, достаточно подключить параллельно сопротивление, индуктивность и емкость. Для возникновения этого явления вдоль проводников должно быть приложено только переменное напряжение. Если номиналы элементов были рассчитаны правильно, в неразветвленной части цепи образуется ток, который будет полностью совпадать по фазе и напряжению.

Схема резонансного контура

Частным примером резонансного генератора является колебательный контур радиоприемника. В таких устройствах с помощью вращающегося механизма изменяется емкость, заставляя устройство приема сигнала настраиваться на определенную частоту.

Важно! Передающие радиостанции обычно всегда настроены на определенную частоту несущей.

Обозначения и характеристики элементов

На схеме каждый из элементов имеет свое обозначение. Есть активные и пассивные элементы. Короче говоря, устройства, преобразующие энергию в электрическую, называются активными. Те элементы, которые могут только потреблять, являются пассивными.

Конденсатор

Этот пассивный элемент состоит из пары проводящих пластин и диэлектрика между ними. Форма элемента может быть разной. Различают цилиндрические, сферические и плоские конденсаторы. Тип диэлектрика внутри также различается. Главной характеристикой этого элемента является вместимость. Расчет будет зависеть от формы и площади пластин, свойств диэлектрика. Емкость в системе СИ измеряется в фарадах (Ф).

Чаще используются небольшие контейнеры. Конденсатор способен накапливать заряд. При питании от постоянного тока будет наблюдаться обрыв ответвления в электрической цепи.

Помимо вариантов с постоянной емкостью, существуют также подстроечные и переменные конденсаторы. Реальный элемент также может иметь температурный коэффициент емкости и паразитный пьезоэффект, что необходимо учитывать при планировании его использования.

Катушка индуктивности

Этот элемент практически не имеет емкости и сопротивления. Основной характеристикой является индуктивность. Настоящая катушка представляет собой тонкий проводник, намотанный на диэлектрик. Обмотка может быть однослойной или многослойной, а внутри иногда устанавливается ферромагнитный сердечник для улучшения ее свойств. Индуктивность измеряется в Генри (Гн).

Реальные катушки не полностью лишены сопротивления, а часто снабжены паразитными емкостями, что необходимо учитывать при выборе подходящего варианта реальной электрической цепи.

Резистор

Этот элемент, который также называют активным сопротивлением, преобразует электричество в тепло, препятствуя течению. Сопротивление идеального резистора измеряется только в омах.

Реальный резистор в зависимости от способа изготовления может иметь паразитную индуктивность или емкость. Есть много вариантов и вариантов использования этого предмета. Сопротивление может быть нелинейным или зависеть от параметров окружающей среды, что характерно, например, для фоторезисторов или термисторов. Также существуют подстроечные резисторы, сопротивление которых можно регулировать в процессе работы.

Источник питания

Активный элемент, от которого в цепь будет поступать энергия. Это может быть генератор, аккумулятор или другой источник питания. На схеме не всегда указывают, иногда просто оставляют контакты свободными. Например, когда электрическая цепь должна быть подключена к другой. Источник питания характеризуется электродвижущей силой (ЭДС).

Колебательный контур

Простой колебательный контур состоит из последовательно соединенных катушки, резистора и конденсатора. Пассивные элементы подключаются к источнику или другой цепи.

Как правильно рассчитать резонансный контур

Колебательный контур – это контур, для которого характерно возникновение в нем колебаний с определенной частотой, зависящей от параметров этого контура. Простейшая схема включает дроссель и конденсатор, соединенные последовательно или параллельно. Чтобы рассчитать резонанс ƒ в цепи, используйте формулу ƒ = 1/(2π √LC), где L — индуктивность, а C — емкость.

Вас заинтересуют разъемы WAGO

Калькуляторы для точного расчета резонансного контура

Таким образом, была дана оценка, при каких условиях возникает явление стрессового резонанса и что это такое. Он наблюдается только в цепях, характеризующихся емкостью и индуктивностью, где активное R чрезвычайно мало.

Векторная диаграмма

Три элемента, из которых состоит колебательный контур, обладают разными свойствами, в результате чего они по-разному влияют на переменный электрический ток в цепи. Для катушки индуктивности напряжение опережает ток на 90 градусов. У конденсатора, наоборот, электрический ток опережает напряжение на 90 градусов.

Благодаря прохождению сигнала через резистор фазовый сдвиг отсутствует, электрический ток и электрическое напряжение на входе и выходе совпадают по фазе. Проще всего выразить эти отношения с помощью векторной диаграммы. Реальные значения откладываются по горизонтальной оси, а мнимые значения откладываются по вертикальной оси.

Резонанс токов через реактивные элементы

Резонанс токов возникает в электрических цепях цепей переменного тока при условии параллельного соединения ветвей с разными реактивными сопротивлениями. В резонансном режиме токов реактивная индуктивная проводимость цепи будет эквивалентна ее собственной реактивной емкостной проводимости, т е. $BL = BC$.

Колебания цепи, частота которых имеет определенное значение, в этом случае совпадают по частоте с источником напряжения.

Простейшей электрической цепью, в которой мы наблюдаем резонанс токов, считается цепь с параллельным соединением конденсатора с индуктором.

Поскольку реактивные сопротивления эквивалентны по абсолютной величине, амплитуды токов $I_c$ и $I_u$ будут одинаковыми и могут достигать максимальной амплитуды. Согласно первому закону Кирхгофа, $IR$ равно току источника. Другими словами, ток источника проходит только через резистор. При рассмотрении отдельного параллельного контура $LC$ на резонансной частоте сопротивление оказывается бесконечно большим: $ZL = ZC$.

При установлении гармонического режима с резонансной частотой источник обеспечивает стабильную амплитуду колебаний в цепи, а мощность источника тока используется исключительно для восполнения потерь в активном сопротивлении.

Таким образом, для последовательного $RLC$-контура импеданс оказывается минимальным на резонансной частоте и равен активному сопротивлению контура. В то же время параллельный $RLC$-контур имеет максимальный импеданс на резонансной частоте и считается равным сопротивлению утечки, а по сути и активному сопротивлению контура.

Для обеспечения условий резонанса тока или напряжения необходимо управлять электрической цепью, чтобы заранее задать ее комплексное сопротивление или проводимость. Кроме того, его мнимая часть должна быть равна нулю.

Читайте также: Преобразователь интерфейса токовой петли 4-20 мА 

Физическое определение и привязка к объектам

Резонанс в электрической цепи

Механический резонанс легко изучить, что это такое, простыми словами объясняют нижеследующее. При слишком частых ударах в большой колокол звук быстро затухает. Постепенно увеличивая интервал, даже не меняя силу удара, можно создавать мощные звуковые колебания. Этот пример демонстрирует совпадение частот, указанных выше.

При уменьшении размера колокола для достижения нужного эффекта меняется ритм воздействия

В сложных системах необходимо учитывать наличие нескольких резонансных частот и соответствующий суммарный показатель. Также стоит отметить качество. Этот термин используется для обозначения способности объекта воспринимать внешние колебания. При значениях, близких к единице, допускается критическое увеличение амплитуды колебаний, вплоть до механического разрушения.

Параметры резонанса

Величина амплитудно-частотной характеристики может изменяться в очень широких пределах. В беспроводной технологии этот тип явления обычно выражается в децибелах (дБ). Колебательные контуры также могут иметь амплитудно-частотные характеристики. Этот параметр представляет собой соотношение между зависимостью амплитуды реакции и приходящего воздействия.

Важно! Связь между фазами колебаний и частотой обычно называют фазочастотной характеристикой.

Электрический сигнал, проходящий через систему, также может быть точно определен и записан. В первую очередь отображаются такие свойства, как напряжение и частота.

Понятие о резонанс токов. Условия его возникновения и способы осуществления

Резонанс токов — это резонанс, возникающий в параллельном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.

Текущее состояние резонанса:

В1 — реактивная проводимость первой ветви,

В2 – реактивная проводимость второй ветви.

Способ возбуждения колебаний в электрической цепи, заключающийся в возбуждении колебаний путем регулирования сигнала, управляющего возбуждением колебаний.

Резонанс токов и его знак

Режим, при котором в цепи, содержащей параллельные ветви с индуктивными и емкостными элементами, ток неразветвленной части цепи находится в фазе с напряжением (φ=0), называется резонансом тока.

Признаки текущего резонанса:

Реактивные составляющие токов ветвей равны IPC = IPL и находятся в противофазе в случае, когда входное напряжение чисто активное;

Токи ветвей превышают общий ток цепи, который имеет минимальное значение и находится в фазе.

мгновенная мощность в цепи синусоидального тока

мгновенная мощность есть произведение мгновенного напряжения на входе в цепь и мгновенного тока.

Пусть мгновенные напряжение и ток определяются по формулам:

Затем

Среднее значение мгновенной мощности за период

Из треугольника сопротивления

Получаем другую формулу:

Среднее арифметическое значение мощности за период называется активной мощностью и обозначается буквой Р.

Эта мощность измеряется в ваттах и ​​характеризует необратимое преобразование электрической энергии в другой вид энергии, такой как тепло, свет и механическая энергия.

Возьмем реактивный элемент (индуктивность или емкость). Активное действие в этом элементе, так как напряжение и ток в индуктивности или емкости не совпадают по фазе на 90о. В реактивных элементах нет необратимых потерь электрической энергии, нет нагрева элементов.

Это обратимый процесс в виде обмена электрической энергией между источником и приемником. Для качественной оценки интенсивности энергообмена вводится понятие реактивной мощности Q.

Преобразуем выражение (6.23):

где — мгновенная мощность в активном сопротивлении;

— мгновенная мощность в реактивном элементе (в индуктивности или емкости).

Максимальное или амплитудное значение мощности p2 называется реактивной мощностью

где x — реактивное сопротивление (индуктивное или емкостное).

Реактивная мощность, измеряемая в реактивных вольт-амперах, используется для создания магнитного поля в катушке индуктивности или электрического поля в емкости. Энергия, запасенная в емкости или индуктивности, периодически возвращается к источнику тока.

Амплитудное значение полной мощности p = p1 + p2 называется полной мощностью.

Полная мощность, измеряемая в вольт-амперах, равна произведению действующих значений напряжения и тока:

где z — импеданс цепи.

Полная мощность характеризует предельные свойства источника энергии. Часть полной мощности может быть использована в электрической цепи

где – коэффициент мощности или «косинус фи».

Коэффициент мощности является одной из важнейших характеристик электрических устройств. Принимаются специальные меры по увеличению коэффициента мощности.

Активная, реактивная и полная мощность цепей синусоидального тока

Активная мощность.

Единицей измерения являются ватты (Вт, Вт).

Мгновенная мощность, усредненная за период Т, называется активной мощностью: В однофазных цепях синусоидального тока, где U и I — средние значения напряжения и тока, φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого преобразования электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную).

Активная мощность также может быть выражена через ток, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или ее проводимости по формуле P=I2∙r=U2∙g. В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи; для трехфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. Активный эффект связан с полным эффектом S отношения

В теории длинных линий (анализ электромагнитных процессов в линии передачи, длина которой сравнима с длиной электромагнитной волны) полным аналогом активной мощности является переданная мощность, которая определяется как разность между падающей мощностью и отраженная мощность.

Реактивный эффект.

Единицей измерения являются реактивные вольт-ампер (вар, вар).

Реактивная мощность – это величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электрических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в синусоидальной цепи переменного тока, равная произведению действующих значений напряжения U и тока I на синус фазового угла φ между ними: (если ток отстает от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью P соотношением: .

Физический смысл реактивной мощности – это энергия, перекачиваемая от источника к реактивным элементам приемника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателя), а затем возвращаемая этими элементами обратно к источнику в течение периода колебаний, относящегося к этому периоду.

Следует отметить, что значение sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Значение sin φ для значений φ от 0 до −90° является отрицательным значением. По формуле Q = UI sin φ реактивная мощность может быть как положительной (если нагрузка активно-индуктивная), так и отрицательной (если нагрузка активно-емкостная). Это обстоятельство подчеркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока.

Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, принято говорить, что оно потребляет ее, а когда оно имеет отрицательную реактивную мощность, оно ее производит, но это чисто условное обозначение, поскольку большинство потребляющих энергию устройств (например, асинхронные двигатели) , а также чисто активная нагрузка, подключенная через трансформатор, являются активно-индуктивными.

Синхронные генераторы, устанавливаемые на электростанциях, могут как вырабатывать, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора. Благодаря этой особенности синхронных электрических машин регулируется заданный уровень сетевого напряжения. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электроустановок производится компенсация реактивной мощности.

Применение современных преобразователей электрических измерений на микропроцессорной технике позволяет более точно оценить количество энергии, возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки к источнику переменного напряжения.

Преобразователи для измерения реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sin φ, проще и намного дешевле, чем измерительные преобразователи на базе микропроцессора.

Полная мощность.

Единицей полной электрической мощности является вольт-ампер (ВА, ВА)

Полная мощность — это величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на ее зажимах: S = UI; связана с активной и реактивной мощностью соотношением: S = , где Р – активная мощность, Q – реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при емкостной нагрузке Q < 0).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Полная мощность имеет практическое значение, как величина, характеризующая нагрузки, реально возлагаемые потребителем на элементы питающей сети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередач), так как эти нагрузки зависят от потребляемой мощности, а не от энергии, фактически использованной потребителем. Вот почему мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Реактивное сопротивление конденсатора

Как мы видели из предыдущего опыта, ток увеличивается с увеличением частоты! Кстати, сопротивление не выросло. То есть в данном случае из закона Ома получается, что сопротивление конденсатора зависит от частоты! Да это так и есть. Но оно называется не только сопротивлением, но и реактивным сопротивлением и рассчитывается по формуле:

куда

Xc — реактивное сопротивление конденсатора, Ом

P — постоянная и примерно равная 3,14

F — частота, Гц

C — емкость конденсатора, фарад

Какие последствия резонанса напряжений

Если не учитывать влияние этого явления в электрической системе с емкостью, индуктивностью и сопротивлением, работа устройств может быть нестабильной. Если этот эффект носит паразитический характер, от него обязательно нужно избавляться. Повышение напряжения из-за возникновения явления резонанса в цепи переменного напряжения может привести к выходу из строя элементов.

Вам будет интересно определение резонанса

Важно! При возникновении этого явления конденсаторы могут выйти из строя из-за чрезмерной реактивной мощности.

При перегреве из-за резонанса напряжений электротехника может не только выйти из строя, но и загореться.

Пожар на электроподстанции

В случае крупных производственных объектов такое явление может привести к аварии с человеческими жертвами. Если высоковольтные линии расположены слишком близко, в системах такого типа также может возникнуть эффект электрического резонанса.

Шунтирующие генераторы для ЛЭП

Для защиты ЛЭП от негативного воздействия этого явления используются шунтирующие генераторы, которые устанавливаются через каждые 300 – 400 км.

Параллельный колебательный контур

В параллельном колебательном контуре источник сигнала подключен к дросселю и конденсатору параллельно (рис. 11).

При подаче на цепь переменного напряжения происходит обмен энергиями между конденсатором и катушкой, но только в цепи внутри цепи.

Для возникновения резонанса в ней, как и в последовательной цепи, необходимыми условиями являются равенство емкостного Xc и индуктивного XL сопротивлений, а также равенство частоты собственных колебаний в цепи и частоты колебаний тока источник.
Только резонанс в параллельном колебательном контуре, в отличие от резонанса в последовательном контуре, называется резонансом тока.

В идеальной параллельной цепи (без потерь) векторы индуктивного Ic и емкостного тока IL (при XL=Xc) будут направлены в противоположные стороны при резонансе и
полный ток устремится к нулю (рис. 14а). А это значит, что сопротивление цепи будет стремиться к бесконечности.

Но в истинно параллельной цепи имеется сопротивление потерь R, которое в основном сосредоточено в индуктивности (рис. 14б) и поэтому даже при резонансе ток в цепи уже не равен нулю, а равен активному составляющая тока в цепи катушки — Iк = IL + IR.
Это означает, что общее сопротивление цепи Z будет уже не бесконечно, а равно:

Z=L/CR.

 

 

 

 

 

 

На рис. 15 приведен график зависимости тока Ik и импеданса Z параллельной цепи от частоты.

Можно сделать вывод, что в цепи параллельной цепи есть два тока — ток от источника I, протекающий через активное сопротивление потерь катушки, и реактивный ток цепи Iк .
Внутри цепи протекает реактивный ток с достаточно большой величиной:

Iк=IQ,

но использует небольшой ток от источника, который необходим только для компенсации потерь в цепи:

Я=У/З.

Добротность Q параллельной цепи, в отличие от последовательной, показывает, во сколько раз ток в элементах цепи больше тока потребления источника:

Q ≈ Ik/I.

На рис. 16 показан конкретный пример параллельного колебательного контура, где видно, что ток контура в Q раз превышает ток источника.

В радиоприемниках применяется и непосредственная связь колебательного контура с антенной, т е контур включается параллельно источнику сигнала (рис. 17).

Переменным конденсатором настраиваем схему на частоту сигнала нужной радиостанции. При резонансе контурный ток, вызванный искомой радиостанцией, становится относительно большим, а сопротивление контура также велико, поэтому между точками а и б получается значительное напряжение.

Для других станций схема дает небольшое сопротивление и радиосигнал уходит на землю”.

Электрический резонанс

Для полного изучения (применения) явления необходимо учитывать полное сопротивление цепи (Z). Вместе с потерями его можно выразить следующей формулой при последовательном соединении функциональных элементов:

Z = √ R2 + (2π * f * L – 1/2π * f * C)2.

Закон Ома:

I = U/Z = U/ √ R2 + (2π * f * L – 1/2π * f * C)2.

Читайте также: УЗО для освещения — ставить или нет?

Если соблюдается равенство реактивных составляющих, сопротивление уменьшается при одновременном увеличении силы тока. При соблюдении этого условия легко вычислить резонансную частоту (Fres):

• 2π * f * L = 1/2π * f * C;
• Мельница = 1/2π * √ L*C.

Резонанс напряжений, достигающих максимальной амплитуды

Вы можете получить наибольшую амплитуду в последовательной цепи, изменив следующие параметры:

• индуктивность;
• контейнеры;
• частоты.

Значения отдельных компонентов устанавливаются по формулам, рассмотренным выше. Таким образом, значение емкости можно рассчитать следующим образом:

С = 1/f2 * L.

Если реактивные составляющие значительно превышают активное сопротивление, на клеммах конденсатора или катушки можно получить увеличение напряжения по сравнению с источником.

Резонанс токов через реактивные элементы

В параллельной схеме оперируют терминами реактивной проводимости (BL и Bc). Как и в предыдущем примере, для создания резонансного режима необходимо обеспечить равенство этих параметров. Дополнительным условием является совпадение частот (источника и контура). Ток при резонансе будет течь только через активный резистор R.

Область применения

Это явление в колебательном контуре имеет тенденцию к затуханию. Чтобы можно было использовать это явление в различных приборах и устройствах, необходимо постоянно поддерживать свойства электричества в заданных пределах. Сделать этот процесс постоянным очень просто: достаточно подать в систему переменное напряжение с постоянными значениями частоты.

Радиобашня

Важно! Эффект резонанса широко используется в различных радиопередающих и приемных устройствах.

Чаще всего это явление используется в различных фильтрах. Например, если на пути входящего электрического сигнала необходимо избавиться от составляющей с определенной частотой, параллельно проводнику устанавливают конденсатор, резистор и дроссель. Если фильтр нужен для «пропуска» сигнала с определенной частотой, то фильтр тоже делают из емкости, сопротивления и индуктивности, но такую ​​систему включают последовательно.

Электрический фильтр

Вы также можете использовать эффект резонанса для увеличения напряжения. Например, в ситуации, когда электродвигатель не может работать на своей номинальной мощности из-за низкого напряжения, достаточно установить на каждую фазу по мощному конденсатору, чтобы полностью решить проблему.

Резонанс в электрической цепи может возникать при определенных условиях, поэтому от него можно избавиться или вызвать его специально. Если такое явление нежелательно, во многих случаях достаточно изменить рабочую частоту или увеличить сопротивление, чтобы полностью устранить это паразитное явление.

Простейшая система такого типа состоит из конденсатора, резистора и катушки индуктивности; поэтому при необходимости несложно собрать устройство, в котором этот электрический эффект будет выполнять полезную функцию.

Положительные и отрицательные стороны резонанса

Увеличение вибрации в два и более раза по сравнению с исходным допуском инженерного задания может привести к разрушению конструкции. Однако это же проявление в другой ситуации выполняет полезные функции. Достоинства и недостатки резонанса удобно изучать на конкретных примерах.

Резонансный преобразователь

Для преобразования импульсного сигнала в синусоидальный можно использовать преобразователь, изображенный на рисунках.

Принцип действия – периодическое накопление-возврат энергии с использованием реактивных компонентов. При правильном выборе элементов колебательный контур выполняет функции фильтра. Трансформатор является дополнительной индуктивностью в цепи, так что основную катушку можно сделать меньше. Требуемое выходное напряжение задается числом витков обмоток.

Определенной причиной является создание системы отопления, использующей электроэнергию, вырабатываемую солнечными панелями. Эти «бесплатные» генераторы дешевеют по мере совершенствования технологии производства. Эффективный индукционный нагреватель можно установить самостоятельно. Некоторые схемы по эффективности не уступают заводским аналогам.

Водонагреватель

Следующие примеры резонанса показывают негативные стороны явления:

• чрезмерное увеличение амплитуды колебаний элементов подвески автомобиля;
• вредный и неприятный звук, который формируется на резонансных частотах технологического оборудования;
• возникновение помех в акустических, оптических и радиотрактах.