2.7. Разветвленная цепь однофазного переменного тока. Резонанс токов
Рассмотрим разветвленную цепь, параллельно соединённых катушки индуктивности L (с активным сопротивлением R) и конденсатора С (рис. 2.29).
Рис.2.29. Электрическая схема разветвлённой цепи
Пусть
мгновенные значения напряжения и тока
цепи изменяются по синусоидальному
закону
.
По первому закону Кирхгофа
,
для действующих значений токов
.
По закону Ома
.
Из треугольника сопротивлений, для
последовательно соединённых R
и L,
Разложим токи в ветвях на активные и
реактивные составляющие IR,
IL,
IC
и определим их значения:
.
Введем следующие обозначения:
=g
(2.25)
- активная проводимость первой ветви;
(2.26)
- реактивная индуктивная проводимость первой ветви;
(2.27)
- реактивная емкостная проводимость второй ветви.
Для случая IL > IC построим векторную диаграмму (рис. 2.30):
Из векторной диаграммы находим общий ток:
,
(2.28)
где
(2.29)
- полная проводимость цепи.
Рис.2.30. Векторная диаграмма разветвлённой цепи переменного тока
Из
векторной диаграммы следует, что наличие
ёмкости снизило вектор действующего
значения тока
до величины
,
а cosφ
при
этом увеличился. Резонанс токов можно
практически получить изменением ёмкости
конденсатора. На рис.2.31 приведены
примерные графические зависимости IL,
IC,
I,
cosφ
от изменения C,
где Cp
-
резонансная ёмкость.
Рис.2.31.
Примерное изображение зависимостей
IL,
IC,
,
cos
от изменения ёмкости конденсатора C
Рис.2.32. Треугольник проводимостей цепи
Выражение (2.29) соответствует треугольнику проводимостей цепи, представленному на рис. 2.32, откуда следует:
;
(2.30)
.
(2.31)
Выражения для мощностей принимают такой вид:
(2.32)
- активная мощность,
(2.33)
- реактивная мощность,
(2.34)
- полная мощность.
Резонансом
токов для рассматриваемой цепи называют
явление, при котором ток
IL
= IC
, тогда общий ток I
в неразветвленной части цепи совпадает
по фазе с напряжением источника. При
резонансе токов 
= 0;
cos
= 1; bL
= bC;
I
= IR.
Пусть резонансная частота f0
определяется из соотношения
,
тогда
,
а угловая резонансная частота
.
Итак, признаками резонанса токов являются:
а) индуктивная и емкостная проводимости равны;
б) ток в неразветвленной части цепи совпадает по фазе с напряжением источника и имеет минимальное значение;
в) коэффициент мощности максимален.