Построение векторных диаграмм.
Пример: Построить векторные диаграммы для схем (рис.9.19)
Рисунок 9.19
Аналитически значение тока I определяется по формуле , где Ia-активная составляющая тока, Ip-реактивная составляющая тока
РЕЗОНАНС ТОКОВ
Пусть цепь состоит из двух параллельных ветвей (рис.8.6) r1 L1 и r2 C2. Имеет место резонанс токов, если bL=bC, или общая реактивная проводимость равна нулю.
Реактивные составляющие токов равны по величине bLU=bCU, IPL=IPC, но противоположны по фазе (рис.9.20)
Рисунок 9.20
Рисунок 9.21
Резонанса можно достичь путем изменения L, C, или активных сопротивлений r1 и r2. Условие резонанса bL=bC или .
Из векторной диаграммы токов (Рис.9.22) можно показать, что ток на входе значительно меньше токов в ветви.
В теоретическом случае при r1 = r2 = 0, токи и сдвинуты по фазе относительно напряжения на и и ток на входе цепи . Входное сопротивление цепи при этом бесконечно велико. Если bL=bC и при получим ;
Откуда резонанса можно достичь, изменяя либо частоту, либо параметры цепи (L1, C2, r1, r2). Решая уравнение относительно , получим следующее выражение для резонансной частоты
.
Для получения резонанса необходимо:
1) r1 и r2 оба больше или оба меньше
2) r1 и r2 0-мнимое, не существует частоты при которой был бы резонанс
3) r1=r2 , то рез= , то же , что и при последовательном соединении
4) Если r1=r2= , то , т. е. резонанс наблюдается при любой частоте.
При неизменной частоте источника питания резонанс может быть получен путем изменения L1,С2, r1, r2.
Особый интерес представляют энергетические процессы, происходящие при резонансе токов. При r1=r2=0, I=0. В этом случае энергия в цепь не поступает, а происходит лишь колебательный переход энергии из электрического поля в магнитное и наоборот. Если хотя бы одна из ветвей обладает активным сопротивлением, то и в цепь поступает энергия от источника питания.
Тогда возврата энергии к источнику питания не наблюдается, т.к. ток совпадает по фазе с напряжением в момент времени t 0.
В случае или
Ток опережает по фазе ток на (9.23). Напряжение , отстающее по фазе от тока на , оказывается в фазе с током в индуктивности . Таким образом ток в индуктивности и напряжения на емкости одновременно проходит через нуль и максимум. Следовательно, энергия магнитного и электрических полей
изменяется, совпадая по фазе, то есть одновременно достигая максимальных и нулевых значений. При этом колебания энергии между магнитным и электрическим полями совершенно отсутствуют. Когда абсолютные значения напряжения емкости UC и тока в индуктивности i возрастают, энергия в электрическое и магнитное поле поступает от источника питания. При уменьшении абсолютных значений UC и i, энергия из электрического и магнитного полей переходит в сопротивлениях в тепло.
Исследуем частотные характеристики цепи (рис. 9.21) с элементами r, L и С. Для нее резонанс наступает при частоте . При изменении частоты ω от нуля до ∞ графики Ir, IL, IC будут вида (рис.9.24)
1.
2.
3.
Достарыңызбен бөлісу: |