≡×Цэс

• Windows 7
• Windows 8
• Windows XP
• Windows-ийн ерөнхий
• Төмөр

WEBSOR Цахилгааны мэдээллийн нутаг дэвсгэр. VI. Цахилгаан хэлхээн дэх резонансын үзэгдэл Хүчдэлийн резонансын цахилгаан хэлхээнд резонансын үүсэх нөхцөл

Гадны нөлөөллийн давтамж нь системийн тодорхой резонансын давтамжтай давхцах үед хөдөлгөөнгүй хэлбэлзлийн далайц огцом нэмэгдэх үед цахилгаан хэлхээнд резонанс үүсдэг. Энэ нь эсрэг талын хоёр элемент хэлхээнд бие биенийхээ нөлөөг цуцлах үед тохиолддог.

RLC хэлхээ

RLC хэлхээ нь цуваа эсвэл зэрэгцээ холбогдсон элементүүдтэй цахилгаан хэлхээ юм.

• эсэргүүцэл,
• индуктор,
• конденсатор.

RLC гэдэг нэр нь эдгээр үсэг нь эсэргүүцэл, индукц ба багтаамж зэрэг цахилгаан элементүүдийн нийтлэг тэмдэг болдог тул үүссэн.

Дараалсан RLC хэлхээний вектор диаграммыг гурван хувилбарын аль нэгэнд үзүүлэв.

• индуктив,
• багтаамжтай,
• идэвхтэй

Сүүлчийн хувилбарт тэг фазын шилжилт ба индуктив ба багтаамжийн урвалын тэгш байдал нь хүчдэлийн резонанс үүсдэг.

Цахилгаан резонанс

Байгальд одоогийн резонанс ба хүчдэлийн резонанс байдаг. Тэдгээр нь R, L ба C элементүүдийн зэрэгцээ болон цуваа холболттой хэлхээнд ажиглагдаж байна. Резонансын давтамж нь хоёр хэлхээний хувьд ижил байдаг бөгөөд энэ нь реактив элементүүдийн эсрэг эсэргүүцлийн нөхцлөөс олддог бөгөөд дараахь зүйлийг ашиглан тооцоолно томъёо.

Вектор диаграммууд нь бараг ижил, зөвхөн дохионууд нь ялгаатай. Хүчдэл нь цуваа хэлхээнд, гүйдэл нь зэрэгцээ хэлхээнд цуурайтдаг. Гэхдээ хэрэв та резонансын давтамжаас хазайвал ийм тэгш хэм нь аяндаа эвдэрнэ. Эхний тохиолдолд эсэргүүцэл нэмэгдэж, хоёрдугаарт буурах болно.

Хамгийн их далайцад хүрэх хүчдэлийн резонанс

Доорх зураг нь цуваа хэлхээний вектор диаграммыг харуулж байна, үүнд:

• I – нийт гүйдлийн вектор;
• Ул – I-ээс 900-аар түрүүлж;
• UC - I-ээс 900-аар хоцорч байна;
• UR - I үе шат.

Гурван хүчдэлийн векторын (Ul, UC, UR) эхний хоёр нь бие биенээ харилцан нөхдөг. Тэд өөр хоорондоо:

• эсрэг чиглэлд,
• далайцын хувьд тэнцүү,
• фазын хувьд pi-ээр ялгаатай.

Кирхгофын 2-р хуулийн дагуу хүчдэл нь зөвхөн резисторт хамаарна. Энэ агшинд:

• Резонансын давтамж дахь цуврал хэлхээний эсэргүүцэл нь хамгийн бага бөгөөд энгийн R-тэй тэнцүү;
• хэлхээний эсэргүүцэл хамгийн бага тул гүйдлийн далайц хамгийн их байна;
• индукц ба багтаамж дээрх хүчдэл нь мөн ойролцоогоор хамгийн их байна.

Хэрэв бид LC цуврал хэлхээг тусад нь авч үзвэл энэ нь резонансын давтамж дээр тэг эсэргүүцэл өгдөг.

Чухал!Резонансын давтамжтай гармоник горим тогтоогдсон үед хэлхээнд дараахь зүйл тохиолддог: эх үүсвэр нь хэлбэлзлийн тогтмол далайцыг хангадаг; Эх үүсвэрийн хүчийг зөвхөн резисторыг халаахад зарцуулдаг.

Реактив элементүүдээр дамжих гүйдлийн резонанс

Ижил давтамжтай зэрэгцээ хэлхээний диаграм. Бүх элементүүд зэрэгцээ холбогдсон тул диаграммыг нийт хүчдэлээр барьж эхлэх нь дээр.

• U нь нийт гүйдлийн вектор;
• Ic - U-аас 900-аар түрүүлж;
• IU - U-аас 900-аар хоцорч байна;
• Эсэргүүцэл дэх гүйдэл (IR) нь нийт хүчдэлтэй үе шатанд байна.

Реактив эсэргүүцлийн хэмжээ тэнцүү байдаг тул одоогийн далайцуудIc ТэгээдБи чамайг:

• ижил байна;
• хамгийн их далайцад хүрэх.

Кирхгофын анхны хуулийн дагуу IR нь эх үүсвэрийн гүйдэлтэй тэнцүү байна. Өөрөөр хэлбэл, эх үүсвэрийн гүйдэл нь зөвхөн резистороор дамждаг.

Хэрэв бид зэрэгцээ LC хэлхээг тусад нь авч үзвэл резонансын давтамж дээр түүний эсэргүүцэл хязгааргүй их байна.

Гармоник горимыг тогтоох үедв резонансын давтамж, хэлхээнд дараахь зүйл тохиолддог.

• эх үүсвэр нь хэлбэлзлийн тогтмол далайцыг өгдөг;
• Одоогийн эх үүсвэрийн хүчийг зөвхөн идэвхтэй эсэргүүцлийн алдагдлыг нөхөхөд зарцуулдаг.

RLC хэлхээний хоёрдмол байдал

Тиймээс харьцуулсан дүгнэлтийг хийж болно:

1. Цуврал RLC хэлхээнд эсэргүүцэл нь резонансын давтамж дээр хамгийн бага бөгөөд хэлхээний идэвхтэй эсэргүүцэлтэй тэнцүү байна;
2. Зэрэгцээ RLC хэлхээнд эсэргүүцэл нь резонансын давтамж дээр хамгийн их байх ба алдагдлыг эсэргүүцэх чадвартай тэнцүү бөгөөд энэ нь үнэндээ хэлхээний идэвхтэй эсэргүүцэл юм.

Гүйдэл эсвэл хүчдэлийн резонансын нөхцлийг бэлтгэхийн тулд цахилгаан хэлхээний нарийн төвөгтэй эсэргүүцэл эсвэл дамжуулалтыг урьдчилан тодорхойлохын тулд шалгах шаардлагатай. Үүнээс гадна түүний төсөөллийн хэсгийг тэгтэй тэнцүүлэх ёстой.

Мэдээлэлд.Цуврал хэлхээний хүчдэл нь резонансын давтамжтай зэрэгцээ хэлхээний гүйдэлтэй маш төстэй бөгөөд энэ нь RLC хэлхээний хоёрдмол байдлыг илтгэнэ.

Резонансын үзэгдлийн хэрэглээ

Резонансын үзэгдлийг ашиглах сайн жишээ бол 1891 онд зохион бүтээгч Никола Теслагийн бүтээсэн цахилгаан резонансын трансформатор юм. Тесла хоёр, заримдаа гурван резонансын цахилгаан хэлхээний хослолоос бүрдсэн янз бүрийн тохиргоог туршиж үзсэн.

Мэдээлэлд."Tesla ороомог" гэсэн нэр томъёо нь хэд хэдэн өндөр хүчдэлийн резонансын трансформаторуудад хэрэглэгддэг. Төхөөрөмжүүд нь өндөр хүчдэл, бага гүйдэл, өндөр давтамжийн ээлжит гүйдэл үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Уламжлалт трансформатор нь эрчим хүчийг анхдагч ороомогоос хоёрдогч ороомог руу үр ашигтай дамжуулах зориулалттай байдаг бол резонансын трансформатор нь цахилгаан эрчим хүчийг түр хадгалах зориулалттай. Энэхүү төхөөрөмж нь резонансын трансформаторын агаарын цөмийг хянадаг бөгөөд бага гүйдлийн үед өндөр хүчдэл үүсгэдэг. Ороомог бүр багтаамжтай бөгөөд резонансын хэлхээний үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хамгийн их гаралтын хүчдэлийг бий болгохын тулд анхдагч болон хоёрдогч хэлхээг бие биентэйгээ цуурайтуулахаар тохируулдаг. Зохион бүтээгчийн анхны хэлхээг тохируулсан трансформаторыг ашиглан хэлбэлзлийг өдөөх энгийн баривчлагч болгон ашигладаг. Илүү төвөгтэй загварт транзистор эсвэл тиристор унтраалга ашигладаг.

Мэдээлэлд.Теслагийн трансформатор нь ороомог дахь резонансын цахилгаан соронзон долгионыг ашиглахад суурилдаг. Ороомгийн өвөрмөц дизайн нь өндөр давтамжийн үед эсэргүүцлийн эрчим хүчний алдагдлын бага түвшинд (өндөр чанарын хүчин зүйл) хүрэх хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь хоёрдогч хүчдэл нэмэгдэхэд хүргэдэг.

Цахилгаан резонанс бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл физик үзэгдлүүдийн нэг бөгөөд үүнгүйгээр зурагт, оношлогооны анагаах ухаан байхгүй байх байсан. төхөөрөмжүүд. Цахилгаан хэлхээн дэх резонансын хамгийн ашигтай төрлүүдийн зарим нь одоогийн резонанс ба хүчдэлийн резонанс юм.

Видео

Резонанс гэдэг нь индукц ба багтаамжийг агуулсан хэлхээнд гүйдэл нь хүчдэлтэй фазтай байх горим юм.. Оролтын урвал ба дамжуулалт тэг байна:
x = ImZ = 0 ба B = ImY = 0. Хэлхээ нь цэвэр идэвхтэй:
Z = R ; фазын шилжилт байхгүй ( j = 0).

Энэ горим дахь индукц ба багтаамж дээрх хүчдэл нь тэнцүү хэмжээтэй байх ба эсрэг фазын үед бие биенээ нөхдөг. Хэлхээнд хэрэглэсэн бүх хүчдэл нь түүний идэвхтэй эсэргүүцэл дээр унадаг (Зураг 2.42, А).

Цагаан будаа. 2.42. Хүчдэл (a) ба гүйдлийн (b) резонансын вектор диаграммууд

Индукц ба багтаамж дээрх хүчдэл нь хэлхээний оролтын хүчдэлээс ихээхэн давж болно. Тэдний харьцааг хэлхээний чанарын хүчин зүйл гэж нэрлэдэг Q , индуктив (эсвэл багтаамж) ба идэвхтэй эсэргүүцлийн утгуудаар тодорхойлогддог

Чанарын хүчин зүйл нь резонансын индукц ба багтаамж дээрх хүчдэл нь хэлхээнд хэрэглэсэн хүчдэлээс хэд дахин их байгааг харуулдаг. Радио хэлхээнд энэ нь хэдэн зуун нэгж хүрч болно.

(2.33) нөхцөлөөс харахад давтамж, индукц, багтаамж зэрэг параметрүүдийг өөрчлөх замаар резонансын үр дүнд хүрч болно. Энэ тохиолдолд хэлхээний реактив ба эсэргүүцэл өөрчлөгдөж, үүний үр дүнд элементүүдийн гүйдэл, хүчдэл, фазын шилжилт өөрчлөгддөг. Томьёонд дүн шинжилгээ хийхгүйгээр бид эдгээр хэмжигдэхүүний заримын хүчин чадлын график хамаарлыг харуулав (Зураг 2.43). Резонанс үүсэх багтаамжийг (2.33) томъёогоор тодорхойлж болно.

Хэрэв жишээ нь, гогцооны индукц Л = 0.2 H, дараа нь 50 Гц давтамжтайгаар багтаамж дээр резонанс үүснэ.

Цагаан будаа. 2.43. Горимын параметрүүдийн хүчин чадлын хамаарал

Зэрэгцээ холболтоос бүрдэх хэлхээний хувьд ижил төстэй үндэслэлийг хийж болно Р ,Л Тэгээд C (Зураг 2.31, А). Түүний резонансын горимын вектор диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 2.42, б.

Одоо идэвхтэй ба реактив эсэргүүцлийг агуулсан хоёр зэрэгцээ салбартай илүү төвөгтэй хэлхээг авч үзье
(Зураг 2.44, А).

Цагаан будаа. 2.44. Салаалсан гинж ( А) ба түүний эквивалент хэлхээ ( б)

Үүний тулд резонансын нөхцөл нь түүний реактив дамжуулалт тэгтэй тэнцүү байх явдал юм. ImY = 0 . Энэ тэгш байдал нь бид нийлмэл илэрхийллийн төсөөллийн хэсэгтэй байх ёстой гэсэн үг юм Ю тэгтэй тэнцэнэ.

Бид хэлхээний нарийн төвөгтэй дамжуулалтыг тодорхойлдог. Энэ нь салбаруудын нарийн төвөгтэй дамжуулалтын нийлбэртэй тэнцүү байна.

Хаалтанд байгаа илэрхийллийг тэгтэй тэнцүүлснээр бид дараахь зүйлийг авна.

Эсвэл . (2.34)

Сүүлчийн илэрхийллийн зүүн ба баруун хэсгүүд нь эхний болон хоёр дахь салбаруудын реактив дамжуулалтаас өөр зүйл биш юм Б 1 Тэгээд Б 2 . Зураг дээрх диаграммыг солих. 2.44, Аэквивалент (Зураг 2.44, б), параметрүүдийг (2.31) томъёог ашиглан, резонансын нөхцөлийг () ашиглан тооцоолно. B = B 1 – B 2 = 0), бид дахин илэрхийлэлд ирдэг (2.34).

Зураг дээрх диаграмм. 2.44, бЗурагт үзүүлсэн вектор диаграммтай тохирч байна. 2.45.

Салаалсан хэлхээний резонансыг одоогийн резонанс гэж нэрлэдэг. Зэрэгцээ салбаруудын гүйдлийн реактив бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь фазын хувьд эсрэгээрээ, хэмжээ нь тэнцүү бөгөөд бие биенээ үгүйсгэдэг бөгөөд салбар гүйдлийн идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нийлбэр нь нийт гүйдлийг өгдөг.

Цагаан будаа. 2.45. Салаалсан хэлхээний резонансын горимын вектор диаграм

Жишээ 2.23.Тоолж байна R 2 Тэгээд x 3 мэдэгдэж байгаа, утгыг тодорхойлно x 1 , хэлхээнд хүчдэлийн резонанс үүсдэг (Зураг 2.46, А). Резонансын горимын вектор диаграммыг байгуул.

L ороомог, C багтаамж, R эсэргүүцэлтэй хэлбэлзэх хэлхээнд чөлөөт цахилгаан хэлбэлзэл сулрах хандлагатай байдаг. Хэлбэлзэл арилахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд хэлхээг үе үе эрчим хүчээр дүүргэх шаардлагатай бөгөөд дараа нь задрахгүй албадан хэлбэлзэл үүснэ, учир нь гадаад EMF хувьсагч одоо хэлхээн дэх хэлбэлзлийг дэмжих болно.

Хэрэв хэлбэлзэл нь гадаад гармоник EMF-ийн эх үүсвэрээр дэмжигддэг бол давтамж нь f хэлбэлзлийн хэлхээний резонансын давтамжтай маш ойрхон байвал хэлхээн дэх U цахилгаан хэлбэлзлийн далайц огцом нэмэгдэж эхэлнэ, өөрөөр хэлбэл, цахилгаан резонансын үзэгдэл.

Хувьсах гүйдлийн хэлхээн дэх конденсатор С-ийн үйл ажиллагааг эхлээд авч үзье. Хэрэв конденсатор С-ийг генераторт холбосон бол терминал дээрх U хүчдэл нь гармоник хуулийн дагуу өөрчлөгддөг бол конденсаторын ялтсууд дээрх q цэнэг мөн гармоник хуулийн дагуу өөрчлөгдөнө. хэлхээ. Конденсаторын багтаамж их байх тусам гармоник EMF-ийн давтамж f өндөр байх тусам гүйдэл I их байх болно.

Энэ баримттай холбоотой XC конденсаторын багтаамжийн урвал гэж нэрлэгддэг санаа нь хувьсах гүйдлийн хэлхээнд нэвтрүүлж, идэвхтэй эсэргүүцэлтэй адил гүйдлийг хязгаарладаг боловч идэвхтэй эсэргүүцэлтэй харьцуулахад конденсатор нь задрахгүй. дулаан хэлбэрээр эрчим хүч.

Хэрэв идэвхтэй эсэргүүцэл нь энергийг сарниулж, улмаар гүйдлийг хязгаарладаг бол конденсатор нь тухайн үеийн дөрөвний нэгд генераторын өгч чадахаас илүү их цэнэгийг багтаах цаг байхгүй, дараагийн улиралд конденсатор нь гүйдлийг хязгаарладаг. диэлектрикийн цахилгаан талбарт хуримтлагдсан энергийг генератор руу буцаана, өөрөөр хэлбэл гүйдэл хязгаарлагдмал боловч энерги нь гадагшилдаггүй (бид утас болон диэлектрик дэх алдагдлыг үл тоомсорлох болно).

Одоо хувьсах гүйдлийн хэлхээнд L индукцийн зан төлөвийг авч үзье. Хэрэв конденсаторын оронд ороомгийн L ороомог генератор руу холбогдсон бол генератороос ороомгийн терминалууд руу синусоид (гармоник) EMF нийлүүлэх үед Өөрөө өдөөгдсөн EMFИндукцаар гүйдэл өөрчлөгдөхөд ороомгийн өсөн нэмэгдэж буй соронзон орон нь гүйдэл нэмэгдэхээс урьдчилан сэргийлэх хандлагатай байдаг (Ленцийн хууль), өөрөөр хэлбэл ороомог нь ээлжит гүйдлийн хэлхээнд XL индуктив урвалыг нэвтрүүлдэг болох нь харагдаж байна. утасны эсэргүүцэл R.

Өгөгдсөн ороомгийн индукц их байх тусам генераторын гүйдлийн давтамж F өндөр байх тусам индуктив урвал XL өндөр ба гүйдэл I бага байх болно, учир нь гүйдэл нь өөрөө өөрийгөө бий болгох цаг хугацаа байдаггүй, учир нь өөрөө индуктив ороомгийн emf нь үүнд саад болдог. Хугацааны улирал тутамд ороомгийн соронзон орон дээр хуримтлагдсан энерги генератор руу буцаж ирдэг (бид одоогоор утсан дахь алдагдлыг үл тоомсорлох болно).

Аливаа бодит хэлбэлзлийн хэлхээнд ороомог L, багтаамж C ба идэвхтэй эсэргүүцэл R цуваа холбогдсон байна.

Индукц ба багтаамж нь эх үүсвэрийн гармоник EMF-ийн үеийн дөрөвний нэг дэх гүйдэл дээр эсрэгээр үйлчилдэг: конденсаторын ялтсууд дээр гүйдэл буурч байгаа ч гүйдэл нь индукцаар дамжин нэмэгдэхэд гүйдэл нь индуктив шинж чанартай байдаг. эсэргүүцэл, нэмэгдэж, хадгалагдаж байна.

Цэнэглэх үед: конденсаторын цэнэгийн гүйдэл нь эхэндээ их, түүний хавтан дээрх хүчдэл нь их хэмжээний гүйдэл үүсгэх хандлагатай байдаг бөгөөд индукц нь гүйдэл нэмэгдэхээс сэргийлдэг бөгөөд индукц их байх тусам цэнэгийн гүйдэл бага байх болно. Энэ тохиолдолд идэвхтэй эсэргүүцэл R нь цэвэр идэвхтэй алдагдлыг үүсгэдэг. Өөрөөр хэлбэл, f эх давтамжийн Z, цуврал холбогдсон L, C ба R-ийн нийт эсэргүүцэл нь дараахтай тэнцүү байна.

Хувьсах гүйдлийн тухай Ohm-ийн хуулиас харахад албадан хэлбэлзлийн далайц нь emf-ийн далайцтай пропорциональ бөгөөд давтамжаас хамаарна. Өгөгдсөн давтамж дахь индуктив ба багтаамжийн урвалын урвал нь хоорондоо тэнцүү байх тохиолдолд хэлхээний нийт эсэргүүцэл хамгийн бага байх ба гүйдлийн далайц нь хамгийн их байх бөгөөд энэ тохиолдолд резонанс үүснэ. Эндээс энэ нь дараах байдалтай байна хэлбэлзлийн хэлхээний резонансын давтамжийн томъёо:

Хэрэв EMF-ийн эх үүсвэр, багтаамж, индукц ба эсэргүүцэл нь хоорондоо цуваа холбогдсон бол ийм хэлхээний резонансыг цуврал резонанс эсвэл хүчдэлийн резонанс гэж нэрлэдэг. Хүчдэлийн резонансын онцлог шинж чанар нь эх үүсвэрийн emf-тэй харьцуулахад багтаамж ба индукцын мэдэгдэхүйц хүчдэл юм.

Энэ зургийн шалтгаан нь ойлгомжтой. Ом-ын хуулийн дагуу идэвхтэй эсэргүүцэл дээр Ur, багтаамж дээр Uc, индуктив дээр Ul хүчдэл байх ба Uc ба Ur-ийн харьцааг гаргаснаар Q чанарын хүчин зүйлийн утгыг олох боломжтой. Хүчдэл багтаамж нь эх үүсвэрийн EMF-ээс Q дахин их байх ба индукцад ижил хүчдэл хэрэглэнэ.

Өөрөөр хэлбэл, хүчдэлийн резонанс нь реактив элементүүдийн хүчдэлийг Q дахин нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд резонансын гүйдэл нь эх үүсвэрийн emf, түүний дотоод эсэргүүцэл, хэлхээний R идэвхтэй эсэргүүцэлээр хязгаарлагдах болно. Тиймээс эсэргүүцэл резонансын давтамж дахь цуврал хэлхээний хамгийн бага .

Хүчдэлийн резонансын үзэгдлийг жишээлбэл, дамжуулж буй дохионоос тодорхой давтамжийн гүйдлийн бүрэлдэхүүн хэсгийг арилгах шаардлагатай бол цувралаар холбогдсон конденсатор ба индукторын гинжийг хүлээн авагчтай зэрэгцээ байрлуулна. энэ LC гинжин хэлхээний резонансын давтамжийн гүйдэл түүгээр хаагдаж хүлээн авагчид хүрэхгүй .

Дараа нь LC хэлхээний резонансын давтамжаас хол давтамжийн гүйдэл нь ачаалалд саадгүй орох бөгөөд зөвхөн резонансын давтамжтай ойрхон гүйдэл нь LC хэлхээгээр дамжин өнгөрөх хамгийн богино замыг олох болно.

Эсвэл эсрэгээрээ. Хэрэв зөвхөн тодорхой давтамжийн гүйдлийг дамжуулах шаардлагатай бол LC хэлхээг хүлээн авагчтай цувралаар холбосон бол хэлхээний резонансын давтамж дахь дохионы бүрэлдэхүүн хэсэг нь ачаалалд бараг алдагдалгүй, давтамжаас хол байх болно. резонанс маш их суларч, тэдгээр нь ачаалалд огт хүрэхгүй гэж бид хэлж чадна. Энэ зарчим нь хүссэн радио станцын тодорхой давтамжийг хүлээн авахын тулд тохируулж болох хэлбэлзэх хэлхээг тохируулсан радио хүлээн авагчдад хамаарна.

Ерөнхийдөө цахилгааны инженерийн хүчдэлийн резонанс нь хэт хүчдэл, тоног төхөөрөмжийн эвдрэлийг үүсгэдэг тул хүсээгүй үзэгдэл юм.

Энгийн жишээ бол ямар нэг шалтгаанаар ачаалалд холбогдоогүй ч завсрын трансформатороор тэжээгддэг урт кабелийн шугам байж болно. Тархсан багтаамж ба индукц бүхий ийм шугам нь түүний резонансын давтамж нь тэжээлийн сүлжээний давтамжтай давхцаж байвал зүгээр л эвдэрч, бүтэлгүйтэх болно. Санамсаргүй хүчдэлийн резонансын улмаас кабелийг устгахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд туслах ачааллыг ашигладаг.

Гэхдээ заримдаа хүчдэлийн резонанс нь зөвхөн радиод төдийгүй бидний гарт нөлөөлдөг. Жишээлбэл, хөдөө орон нутагт сүлжээний хүчдэл урьдчилан таамаглах аргагүй буурч, машинд дор хаяж 220 вольтын хүчдэл шаардлагатай болдог. Энэ тохиолдолд хүчдэлийн резонансын үзэгдэл хэмнэдэг.

Фаз бүрт хэд хэдэн конденсаторыг машинтай цувралаар холбоход хангалттай (хэрэв энэ нь асинхрон мотороор удирддаг бол), улмаар статорын ороомог дээрх хүчдэл нэмэгдэх болно.

Энд конденсаторуудын зөв тоог сонгох нь чухал бөгөөд ингэснээр тэдгээр нь ороомгийн индуктив урвалын хамт багтаамжтай нь сүлжээн дэх хүчдэлийн уналтыг, өөрөөр хэлбэл хэлхээг резонанс руу бага зэрэг ойртуулах замаар нөхөх болно. ачаалалтай байсан ч буурсан хүчдэлийг нэмэгдүүлэх боломжтой.

EMF-ийн эх үүсвэр, багтаамж, индукц ба эсэргүүцлийг зэрэгцээ холбосон тохиолдолд ийм хэлхээний резонансын зэрэгцээ резонанс буюу одоогийн резонанс гэж нэрлэдэг. Одоогийн резонансын онцлог шинж чанар нь эх үүсвэрийн гүйдэлтэй харьцуулахад багтаамж ба индукцаар дамждаг чухал гүйдэл юм.

Энэ зургийн шалтгаан нь ойлгомжтой. Ом-ын хуулийн дагуу идэвхтэй эсэргүүцэлээр дамжин өнгөрөх гүйдэл нь U/R, багтаамж U/XC, U/XL индукцаар дамжих ба IL-I харьцааг хийснээр чанарын утгыг олох боломжтой. хүчин зүйл Q. Индукцаар дамжих гүйдэл нь эх үүсвэрийн гүйдлээс Q дахин их байх ба конденсатор руу хагас цикл тутамд ижил гүйдэл урсах болно.

Өөрөөр хэлбэл, гүйдлийн резонанс нь реактив элементүүдээр дамжих гүйдлийг Q дахин нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд резонансын EMF нь эх үүсвэрийн EMF, түүний дотоод эсэргүүцэл, R хэлхээний идэвхтэй эсэргүүцэлээр хязгаарлагдах болно. , резонансын давтамж дээр зэрэгцээ хэлбэлзлийн хэлхээний эсэргүүцэл хамгийн их байна.

Хүчдэлийн резонансын нэгэн адил одоогийн резонансын янз бүрийн шүүлтүүрт ашиглагддаг. Гэхдээ хэлхээнд оруулах үед зэрэгцээ хэлхээ нь цувралынхаас эсрэгээр үйлчилдэг: ачаалалтай зэрэгцээ суурилуулсан зэрэгцээ хэлбэлзэх хэлхээ нь хэлхээний резонансын давтамжийн гүйдлийг ачаалал руу нэвтрүүлэх боломжийг олгоно. , учир нь хэлхээний эсэргүүцэл нь өөрийн резонансын давтамж дээр хамгийн их байдаг.

Ачаалалтай цуваа суурилуулсан зэрэгцээ хэлбэлзэх хэлхээ нь резонансын давтамжийн дохиог дамжуулахгүй, учир нь хэлхээний бүх хүчдэл буурч, ачаалал нь резонансын давтамжийн дохионы өчүүхэн хэсгийг хүлээн авах болно.

Тиймээс радио инженерчлэлд одоогийн резонансын гол хэрэглээ нь хоолойн осциллятор ба өндөр давтамжийн өсгөгч дэх тодорхой давтамжийн гүйдлийн өндөр эсэргүүцлийг бий болгох явдал юм.

Цахилгааны инженерийн хувьд гүйдлийн резонанс нь чухал ач холбогдолтой индуктив болон багтаамжтай бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй ачааллын өндөр чадлын коэффициентийг бий болгоход ашиглагддаг.

Жишээлбэл, эдгээр нь асинхрон моторын ороомогтой зэрэгцээ холбогдсон конденсаторууд ба нэрлэсэн ачааллаас доогуур ачааллын дор ажилладаг трансформаторууд юм.

Тоног төхөөрөмжийн индуктив урвалыг сүлжээний давтамж дээр холбогдсон конденсаторуудын багтаамжтай тэнцүү болгож, конденсатор ба конденсаторуудын хооронд реактив энерги эргэлддэг бол одоогийн резонансын (параллель резонансын) хүрэхийн тулд ийм шийдлүүдийг нарийн ашигладаг. тоног төхөөрөмж ба сүлжээний хооронд биш харин тоног төхөөрөмж; ингэснээр сүлжээ нь зөвхөн тоног төхөөрөмж ачаалагдсан, идэвхтэй эрчим хүч зарцуулсан үед эрчим хүчээр хангадаг.

Тоног төхөөрөмж сул зогсолттой үед сүлжээ нь резонансын хэлхээнд (гадаад конденсатор ба тоног төхөөрөмжийн индукц) зэрэгцээ холбогдсон бөгөөд энэ нь сүлжээний хувьд маш том цогц эсэргүүцлийг илэрхийлж, түүнийг багасгах боломжийг олгодог.

>> Цахилгаан хэлхээн дэх резонанс

§ 35 ЦАХИЛГААН ХЭЛХЭЭ ДАХЬ РЕЗОНАНС

Албадан механик чичиргээг судлахдаа бид энэ үзэгдлийг мэддэг болсон резонанс. Системийн хэлбэлзлийн байгалийн давтамж нь гадны хүчний өөрчлөлтийн давтамжтай давхцаж байгаа тохиолдолд резонанс ажиглагддаг. Хэрэв үрэлт бага бол резонансын үед тогтворжсон албадан хэлбэлзлийн далайц огцом нэмэгддэг. Механик ба цахилгаан соронзон хэлбэлзлийг тайлбарлах тэгшитгэлийн хэлбэрийн давхцал (хэрэв энэ хэлхээ нь тодорхой байгалийн хэлбэлзлийн давтамжтай хэлбэлзлийн хэлхээ юм бол цахилгаан хэлхээнд резонансын боломжийн талаар дүгнэлт хийх боломжийг бидэнд олгодог.

Механик чичиргээний үед резонанс нь үрэлтийн коэффициентийн бага утгуудад тодорхой илэрхийлэгддэг. Цахилгаан хэлхээнд үрэлтийн коэффициентийн үүргийг түүний идэвхтэй эсэргүүцэл гүйцэтгэдэг R. Эцсийн эцэст, хэлхээнд энэ эсэргүүцэл байгаа нь одоогийн энергийг дамжуулагчийн (дамжуулагчийн) дотоод энерги болгон хувиргахад хүргэдэг. халдаг). Тиймээс бага идэвхтэй эсэргүүцэл R үед цахилгаан хэлбэлзлийн хэлхээний резонансын тодорхой илэрхийлэгдэх ёстой.

Хэрэв идэвхтэй эсэргүүцэл бага бол хэлхээн дэх хэлбэлзлийн байгалийн мөчлөгийн давтамжийг томъёогоор тодорхойлно гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг.

Албадан цахилгаан соронзон хэлбэлзлийн үед резонанс үүсэх боломжтой - гадаад ээлжит хүчдэлийн давтамж нь байгалийн хэлбэлзлийн давтамжтай давхцах үед гүйдэл ба хүчдэлийн хэлбэлзлийн далайц огцом нэмэгдэх боломжтой. Бүх радио холбоо нь резонансын үзэгдэл дээр суурилдаг.

1. Ижил идэвхтэй эсэргүүцэлтэй, хувьсах хүчдэлийн далайцтай тэнцүү тогтмол хүчдэлтэй хэлхээний резонансын гүйдлийн далайц нь шууд гүйдлээс давж чадах уу!
2. Резонансын үед гүйдэл ба хүчдэлийн хэлбэлзлийн фазын ялгаа хэд вэ!
3. Ямар нөхцөлд хэлхээний резонансын шинж чанарууд хамгийн тодорхой илэрхийлэгддэг!

Мякишев Г.Я., Физик. 11-р анги: боловсролын. ерөнхий боловсролын хувьд байгууллагууд: үндсэн ба профиль. түвшин / Г.Я.Мякишев, Б.В.Буховцев, В.М.Чаругин; ed. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьева. - 17 дахь хэвлэл, шинэчилсэн. болон нэмэлт - М.: Боловсрол, 2008. - 399 х.: өвчтэй.

11-р ангийн физикийн хичээлийн хуанлийн төлөвлөгөөний дагуу ном сурах бичиг татаж авах, сургуулийн хүүхдүүдэд туслах онлайн

Хичээлийн агуулга хичээлийн тэмдэглэлдэмжих хүрээ хичээл танилцуулга хурдасгах аргууд интерактив технологи Дасгал хийх даалгавар, дасгал бие даан шалгах семинар, сургалт, кейс, даалгавар бие даалт хэлэлцүүлгийн асуултууд сурагчдын риторик асуултууд Зураглал аудио, видео клип, мультимедиагэрэл зураг, зураг, график, хүснэгт, диаграмм, хошигнол, анекдот, хошигнол, хошин шог, сургаалт зүйрлэл, хэллэг, кроссворд, ишлэл Нэмэлтүүд хураангуйнийтлэл, сониуч хүүхдийн ор сурах бичиг, нэр томьёоны үндсэн болон нэмэлт толь бичиг бусад Сурах бичиг, хичээлийг сайжруулахсурах бичгийн алдааг засахсурах бичгийн хэсэг, хичээл дэх инновацийн элементүүдийг шинэчлэх, хуучирсан мэдлэгийг шинэ зүйлээр солих Зөвхөн багш нарт зориулагдсан төгс хичээлүүджилийн календарийн төлөвлөгөөг хэлэлцэх арга зүйн зөвлөмж; Нэгдсэн хичээлүүд

Хүчдэлийн резонансын (эсвэл цуврал резонансын) өөр өөр реактив загвар бүхий цуврал холбогдсон хэсгүүдийг агуулсан цахилгаан хэлхээнд ажиглаж болно. Энэ нэрийг резонансын үед өөр өөр төрлийн реактив бүхий дээрх хэсгүүдийн хүчдэлийн реактив бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хоорондоо тэнцүү болж хувирдагтай холбон тайлбарлаж байна.

Хүчдэлийн резонансын жишээлбэл, Зураг дээрх хэлхээнд ажиглагдаж болно. 1. Энэ хэлхээний резонансын нөхцөлийг олъё. Үүнийг хийхийн тулд бид R1 L ба R2 C хэсгүүдийг ижил төстэй хэсгүүдээр солино (Зураг 2).

Мэдэгдэж байгаагаар:

Хэрэв X'L нь X'C-ээс их байвал Зураг дээрх хэлхээг харуулна. 2 (мөн үүнтэй зэрэгцэн 1-р зурагт байгаа хэлхээ) идэвхтэй-индуктив шинж чанартай байх ба резонансын боломжгүй юм. Хэрэв X'L< X’C, то цепи рис. 1 и рис. 2 имеют активно-емкостной характер и резонанс также невозможен. При X’L = X’C цепи имеют чисто активный характер, следствием чего оказывается совпадение по фазе напряжения Уба одоогийн I, өөрөөр хэлбэл хэлхээний резонансын зураг. 1.

(1) ба (2) -ийг харгалзан резонансын нөхцөл нь дараах хэлбэртэй байна.

Харьцаа (3) давтамжтай холбоотой гурав дахь зэрэглэлийн тэгшитгэлд хүргэдэг ω. Энэ тэгшитгэлийн цорын ганц эерэг үндэс нь резонансын давтамж гэж нэрлэгддэг давтамжийг тодорхойлдог.

хэлхээний онцлог эсэргүүцэл хаана байна.

Хэлхээний вектор диаграмм зураг. 1 резонансын давтамжийг Зураг дээр үзүүлэв. 3. Диаграммаас харахад резонансын үед U1 ба U2 хүчдэлийн реактив бүрэлдэхүүн хэсгүүд үнэхээр тэнцүү байна.

У1 х = У2 х

Цагаан будаа. 3

Зураг дээрх хэлхээний сонирхолтой онцгой тохиолдлыг авч үзье. 1 хамааралтай. Ийм хэлхээний нарийн төвөгтэй эсэргүүцэл нь дараахтай тэнцүү байна.

Тиймээс заасан хэлхээний нарийн төвөгтэй эсэргүүцэл нь бүх давтамж дээр цэвэр идэвхтэй байдаг. Энэ нь өгөгдсөн хэлхээн дэх резонанс ямар ч давтамжтайгаар ажиглагдаж байна гэсэн үг юм.

Одоогийн резонанс

Өөр өөр реактив хэлбэрийн зэрэгцээ холбогдсон хэсгүүдийг агуулсан цахилгаан хэлхээнд одоогийн резонансын (эсвэл зэрэгцээ резонансын) ажиглагдаж болно.

Энэ тохиолдолд нэр нь резонансын үед өөр өөр төрлийн реактив бүхий дээрх хэсгүүдийн гүйдлийн реактив бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хоорондоо тэнцүү хэмжээтэй болж хувирдагтай холбон тайлбарлаж байна.

Жишээлбэл, гүйдлийн резонансыг Зураг дээрх хэлхээнд ажиглаж болно. 4

Өгөгдсөн хэлхээний резонансын нөхцлийг Зураг дээрх хэлхээнд хийсэнтэй ижил аргаар олж болно. 1.

Цагаан будаа. 4

Энэ нөхцөл байдал дараах байдалтай байна.

Энэ тэгшитгэлийг шийдвэрлэх (5) ω-тэй харьцуулахад бид резонансын давтамжийг олно:

Хэлхээний вектор диаграмм зураг. 4 резонансын давтамжийг Зураг дээр үзүүлэв. 5. Үүнээс харахад гүйдэл цуурайтах үед гүйдлийн реактив бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь үнэхээр тэнцүү хэмжээтэй байдаг. I 1 ба I 2 .

I1х= би2х

Өмнөх тохиолдлын адилаар хэлхээний нийлмэл эсэргүүцэл нь Зураг дээр нотлогдож болно. 4 өгсөн

ямар ч давтамжтай бөгөөд дараахтай тэнцүү байна: З = Р.

Энэ нь энэ хэлхээнд резонансын бүх давтамжид тохиолддог гэсэн үг юм.