Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Основные теоретические положения





Резонанс напряжения - это такое состояние пассивной электрической цепи переменного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного элементов, при котором реактивное сопротивление, реактивная мощность и угол сдвига фаз между током и напряжением равны нулю.

Условие фазового резонанса через параметры последовательного контура записывается в виде:

(1)

Из условия (1) следует, что резонанса можно достичь, изменяя индуктивность, емкость и частоту входного сигнала ¦.

Значения параметров определяются по формулам:

Явление резонанса напряжений характеризуется следующим рядом соотношений.

1. Полное сопротивление цепи

2. Сопротивление цепи минимально, ток в момент резонанса максимален, что следует из закона Ома

3. Сопротивление каждого из реактивных элементов при условии резонанса xCрез = хLрез не зависит от частоты и называется характеристическим сопротивлением контура (волновое сопротивление)

4. Величины напряжений на активном, индуктивном, емкостном сопротивлениях могут быть определены Ua=I×R; UL=I×xL; Uc=I×xC, т.к. хLрез=xCрез=ρ, то ULрез=UСрез=rI.

5. Отношение напряжения на индуктивности или емкости к напряжению, приложенному к цепи, при резонансе называют добротностью контура или коэффициентом резонанса.

Коэффициент резонанса Q показывает во сколько раз напряжение на индуктивности или емкости при резонансе больше, чем напряжение приложенное к цепи.

Величина, обратная добротности, называется затуханием цепи

6. Отношение активной мощности к полной, равное косинусу угла сдвига фаз между напряжением и током, называется коэффициентом мощности:

Рисунок 1 - Графики мгновенных значений тока и напряжений.

Для уяснения энергетической стороны процессов, происходящих при резонансе напряжения в рассматриваемой цепи, определим сумму энергии магнитного и электрического полей в момент резонанса.

Энергия магнитного поля ;

Энергия электрического поля .

При резонансе напряжения:

;

;

, т.е. WЭ=WМ, следовательно W= WЭ+WМ =const.

Сумма энергии постоянна и не зависит от времени (рисунок 2).

При резонансе напряжения мощность PЭ в любой момент времени равна мощности (-PМ), т.к. в цепи все время происходит полный обмен энергией между магнитным и электрическим полями. Например, при возрастании тока в индуктивности магнитное поле усиливается, в это время электрическое поле становится слабее, т.к. убывает напряжение на емкости, сдвинутое по фазе относительно тока на 90º. Энергия колеблется между двумя полями и вся цепь ведет себя как при активном сопротивлении, возврата энергии электромагнитных полей цепи к источнику энергии не происходит. Мощность, подводимая от источника питания, равна мощности в активном сопротивлении: s=u·i=p.

При малом затухании цепи α энергия доставляемая источником в цепь, значительно меньше энергии, сосредоточенной в магнитном и электрическом полях.

Рисунок 2 - Графики мгновенных значений мощности, энергий, запасенных в электрическом и магнитном полях.

В рассматриваемой лабораторной работе явление резонанса напряжений получают путем изменения частоты собственных колебаний электрической цепи изменением величины емкости С. Пусть напряжение приложенное к цепи U остается неизменным, а емкость С меняется в широких пределах (рисунок 3).

Если С=0: , , ,

,

Напряжение на емкости UC приобретает неопределенное значение. Но так как в электрической цепи при С=0 происходит разрыв цепи по емкости, то напряжение на емкости оказывается равным приложенному к цепи напряжению, т.е. .

При изменении емкости от 0 до Срез: ; ток I возрастает от 0 до своего максимального значения .

Характер изменения напряжения на индуктивности, емкости и активном сопротивлении соответствует характеру изменения тока. Максимум зависимости сдвинут относительно максимума зависимости влево, т.к. в области резонанса, соответствующей Срез, ток в цепи изменяется незначительно, а величина емкости возрастает.

При изменении емкости от Срез до ∞: , ток уменьшается от Iрез до , напряжение на емкости UC уменьшается, стремясь к нулю, напряжение на индуктивности уменьшается до значения .

Рисунок 3 – резонансные кривые

Для удобства сравнения резонансных кривых различных цепей следует относить ток в цепи к току в ней при резонансе и рассматривать зависимость , где .

На рисунке 4 представлены характеристики при различных добротностях цепи Q. Форма резонансной кривой зависит от добротности контура. При высокой добротности активное сопротивление R контура мало по сравнению с характеристическим сопротивлением ρ, ток при резонансе имеет большую амплитуду, резонансная кривая получается острой. При помощи такого контура Q’>Q из множества колебаний можно выделить сравнительно узкую полосу частот.

Рисунок 4 – резонансные кривые для различных значений добротности контура.

Если добротность контура Q>Q невелика, то кривая будет более тупой. Такой контур может пропускать более широкий диапазон частот. Резонансные цепи широко применяют в технике связи, в автоматике для настройки приемных и передающих устройств на определенную частоту. Однако, следует иметь в виду, что резонанс напряжений – явление опасное для электротехнических установок, т.к. он может возникнуть неожиданно, причем плавкие предохранители и автоматы тока не защищают цепи от возникновения опасных высоких частичных напряжений.

Исследование резонансных режимов в электрических цепях заключается в определении частотных характеристик, т.е. зависимостей различных величин (U, I. Z, φ и т.д.) от частоты или нахождении этих величин от параметров L и С, а также в рассмотрении энергетических соотношений при резонансе.

Date: 2015-07-01; view: 525; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.007 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию