- •Теоретические основы электротехники
- •Часть I
- •Резонансный режим работы электрической цепи
- •Резонанс напряжений в последовательной цепи r, l, c
- •Энергетические процессы
- •Частотные и резонансные характеристики последовательного rlc - контура
- •Зависимости I, ul, uc отL иС
- •Резонанс токов
- •Частотные и резонансные характеристики схемы с параллельными l иCветвями
- •Резонансы в сложных цепях
Резонанс токов
Рассмотрим резонанс токов в схеме с параллельными ветвями RL и RC (рис. 4.11., а).
(4.8)
Для этой схемы справедливо
(4.9)
В режиме резонанса . Это возможно, если будет выполнено условие
(4.10)
и соответственно
При резонансе полная мощность, которая потребляется контуром, минимальна и носит чисто активный характер
. (4.11)
В режиме резонанса ток на входе параллельного контура , т.е. минимальный ток для этой схемы при неизменном напряжении на входе. ПриG ® 0 I ® 0. Сопротивление такой цепи Z ® ¥. Для резонансной частоты w0 такой контур принято называть фильтр - пробкой.
Величина резонансной частоты для приведенной схемы определяется из условия
. (4.12)
Приведя к общему знаменателю и умножив обе части на w0, после преобразований получим
. (4.13)
Резонанс в такой схеме может иметь место, если только выполняются следующие условия:
.
При схема находится в резонансе при любых частотах. Это так называемыйвсеволновой резонанс.
Основой для построения векторной диаграммы является описание схемы с помощью выражения (4.9). При построении совместим с вещественной осью напряжение , тогда векторная диаграмма будет иметь вид, представленный на рис. 4.11., если учесть, что.
Под добротностью контура при резонансе токов понимают отношение тока на входе контура I к току на реактивных элементах IL или IС
. (4.14)
При незначительных потерях в контуре токи IL и IC могут многократно превышать токи на входе схемы.
Частотные и резонансные характеристики схемы с параллельными l иCветвями
В качестве частотных характеристик в контуре на рис. 4.13. выступают зависимости , значения которых приприведены в таблице 4.3.
Таблица 4.3.
-
w
0
0
¥
¥
w0
0
¥
¥
0
¥
Характер изменения кривых приведен на рис. 4.14.
Резонансы в сложных цепях
В сложных схемах, в которых имеет место одновременно и последовательное, и параллельное соединение ветвей с индуктивностью и емкостью, может наблюдаться резонанс напряжения и токов. Покажем это на примере приведенной на рис. 4.15. схемы.
(4.15)
В этой схеме резонанс напряжений возможен при условии , резонансная частота при этом
. (4.16)
Входная проводимость этой схемы
. (4.17)
При резонансе токов В = 0. При этом резонансная частота
. (4.18)
Численные значения частот в режиме резонанса токов и напряжений различны для одной и той же схемы.
Таким образом, цепь с несколькими RLC - контурами, которые могут быть соединены произвольно, может давать несколько резонансов токов и напряжений. Анализ осуществляется путем расчета цепи. Рассматривается, которая представляет собой дробь. Известно, что условие резонанса напряжений, т.е.. Следовательно, равенство нулю числителядает резонансную частоту для резонанса напряжений. Условие резонанса токовB = 0 или , т.е.. Следовательно, равенство нулю знаменателядает резонансную частоту для резонанса токов. Таким образом, задача сводится к определению нулей и полюсов.