Как осуществить резонанс тока в электрической цепи. Явление резонанса и электрических цепей

Главная / Электроснабжение

Лекции по ТОЭ/ №27 Явление резонанса в электрических цепях.

Резонансом называют режим, когда в цепи, содержащей индуктивности и емкости, ток совпадает по фазе с напряжением. Входные реактивные сопротивление и проводимость равны нулю: x = I m Z = 0 и B = I m Y = 0. Цепь носит чисто активный характер: Z = R; сдвиг фаз отсутствует (φ=0).

Типичное приложение - шипы под громкоговорителями. Из-за движения мембраны силы будут передаваться в корпус. Если шкафы громкоговорителей слишком светлые или находятся на высокой неустойчивой стойке или земле, часть кинетической энергии преобразуется в движение наклона. В результате получается размытый звук, похожий на размытую фотографию.

Еще одно приложение - внешние приводные двигатели поворотных столов. Они должны быть жестко связаны с большой массой, чтобы минимизировать вибрации, вызванные крутящим моментом. Следствием этого будут колебания синхронности. Шипы также обладают свойством диода. Вибрации грунта можно слегка отделить от корпуса через небольшой наконечник, в то время как в другом направлении происходит прямая связь из-за высокого поверхностного усилия.

В цепи, содержащей последовательно соединенные участки с индуктивным и емкостным характерами сопротивлений, резонанс называется резонансом напряжений. Рассмотрим простейшую цепь, которую часто называют последовательным контуром. Для нее резонанс наступает при x = xL – xC = 0 или xL = xC, откуда:

Напряжения на индуктивности и емкости в этом режиме равны по величине и, находясь в противофазе, компенсируют друг друга. Все приложенное к цепи напряжение приходится на ее активное сопротивление (рис. 27.1, а).

Если структурный шум и другие вибрации устройства должны рассеиваться в землю через муфту, необходимо использовать специальные жесткие шайбы. Шипы непригодны из-за небольшой площади и эффекта диода. В этом случае, конечно, подложка должна быть звукопоглощающей!

Развязка с помощью импедансных систем. Говорят о мягкой акустической развязке, когда две массы фактически разделены промежуточным слоем. В идеале этот промежуточный слой не должен быть звукопоглощающим, но звукопоглощающим. Он может быть отделен только от следа. что структурный звук ухудшается. Звуковая запись в воздухе по-прежнему доступна!


Напряжения на индуктивности и емкости могут значительно превышать напряжения на входе цепи. Их отношение, называемое добротностью контура Q, определяется величинами индуктивного (или емкостного) и активного сопротивлений:

Вещества с неоднородной структурой имеют плохие звукопроводящие свойства. Примеры включают материалы, которые могут преобразовывать звуковую энергию в тепло, например. Например, некоторые пены, песок и тканые ткани. Еще одна возможность развязки предлагается конструкциями, которые способны направлять колебательные силы только в одном направлении.

Подобные эффекты могут иметь системы с резиновыми лентами, а также вспененные вспененные материалы. Часто для развязки используются сорботан или шайбы из других резиновых смесей. Все системы развязки образуют систему с пружинным трением с по меньшей мере одной резонансной частотой. Это должно быть вне диапазона звука и сильно ослаблено или иметь минимально возможную амплитуду и равномерное распределение.

Добротность показывает, во сколько раз напряжения на индуктивности и емкости при резонансе превышают напряжение, приложенное к цепи. В радиотехнических цепях она может достигать нескольких сотен единиц.

Из условия выше следует, что резонанса можно достичь, изменяя любой из параметров – частоту, индуктивность, емкость. При этом меняются реактивное и полное сопротивления цепи, а вследствие этого – ток, напряжение на элементах и сдвиг фаз. Не приводя анализа формул, показываем графические зависимости некоторых из этих величин от емкости (рис. 27.2). Емкость С 0 , при которой наступает резонанс, можно определить из формулы: С 0 =1/(ω 2 L).

Чем мягче пружина и чем больше масса, тем ниже резонансная частота системы. Мягкая развязка сдвигает резонансную частоту системы на более низкую частоту. То же самое можно добиться за счет увеличения массы. Эффективность во многом зависит от настройки системы. Другая проблема - долгосрочная стабильность. Повторное натяжение канатной системы неизбежно. Нейлоновая веревка обычно используется, но веревка Кевлара лучше.

Жесткая развязка. Особенностью являются ножки устройства из специальных пластмасс, натуральных материалов, графита и специальных красок. Это вызывает выборочную развязку. Устройство и земля соединяются вместе как механический фильтр. Эти ножки фильтра вызывают сдвиг или изменение резонансного спектра, поэтому изменения звука достигнуты. Поскольку эти ножки устройства относительно твердые, частота резонанса системы находится на средних и высоких частотах или выше.


Аналогичные рассуждения можно провести и для цепи, состоящей из параллельно соединенных R, L и C. Векторная диаграмма ее резонансного режима приведена на рис. 27.1, б. Рассмотрим теперь более сложную цепь с двумя параллельными ветвями, содержащими активные и реактивные сопротивления (рис. 27.3, а).

Эффект может быть резким, чтобы звук мгновенно ощущался. Возбуждение оборудования воздушным звуком должно быть уменьшено, и предотвращается сцепление звука возбужденной мебели с устройствами. Это может быть достигнуто за счет увеличения массы устройства в сочетании с жесткой связью или мягкой развязкой в ​​легких устройствах или нестабильной гибкой муфтой.

Во втором случае звуковая энергия подобна трехмерному амортизатору через. Точки соединения разрушены или изменены резонансный спектр. Существуют пограничные случаи, когда трудно решить, приведет ли связь или развязка к лучшему результату. Если есть сомнения, просто экспериментируйте.


Для нее условием резонанса является равенство нулю ее реактивной проводимости: ImY = 0. Это равенство означает, что мы должны мнимую часть комплексного выражения Y приравнять к нулю.

Определяем комплексную проводимость цепи. Она равна сумме комплексных проводимостей ветвей:

Человеческое ухо является механическим сущностью и, как таковое, также резонирует. Чтобы получить правильное изображение своей акустической среды, эти резонансы автоматически отфильтровываются мозгом. Механические резонансы каждого тела отражаются на его интерфейсах. Если верхний слой изменяется лаком, то он может передать определенный тональный характер лакированной части.

Здесь, по словам Эннемозера, резонансного затухания нет, но изменение резонансного поведения. С затуханием пытается уменьшить неприятные звуки, что физически возможно и полезно, но это не дает лучшего качества звука. Наиболее вероятным представляется эффект в механических системах, таких как динамики, вертушки и микрофоны, так как механические резонансы имеют непосредственно очевидное влияние на музыкальный сигнал. Компоненты, такие как конденсаторы, транзисторы и т.д. также модулируют искажения на музыкальном сигнале из-за микрофонов.


Приравнивая к нулю выражение, стоящее в круглых скобках, получаем:

Левая и правая части последнего выражения представляют собой не что иное, как реактивные проводимости первой и второй ветвей B1 и B2. Заменяя схему на рис. 27.3, а эквивалентной (рис. 27.3, б), параметры которой вычисляем по формулам, и используя условие резонанса (B = B1 – B2 = 0), снова приходим к конечному выражению.

Сделал Эннемосер. Тональные результаты в течение приблизительно 6-недельного времени высыхания сильно различаются, что еще раз показывает влияние механики на звук. После испарения растворителя краска полностью полимеризуется. Структура молекулярных цепей, вероятно, отвечает за свойства звука. Затем, как и сегодня, почти у каждого создателя скрипки или скрипичного региона есть своя секретная смесь.

При нанесении твитеров рекомендуется соблюдать осторожность. Неизбежное увеличение массы может привести к значительной потере динамики и прекрасному разрешению! Наши собственные тесты с различными другими красками и лаковыми смесями показали, что несколько других лаков имеют схожие свойства в зависимости от области применения.

Схеме на рис. 27.3, б соответствует векторная диаграмма, приведенная на рис. 27.4


Резонанс в разветвленной цепи называется резонансом токов. Реактивные составляющие токов параллельных ветвей противоположны по фазе, равны по величине и компенсируют друг друга, а сумма активных составляющих токов ветвей дает общий ток.

В прошлом инструменты обрабатывались натуральными лаковыми смесями. Эта краска также изготовлена ​​из натуральных ингредиентов. Лакированная древесина могла дышать, качаться и возрастать свободно. Например: полиуретановый лак, акриловый лак, полиэфирный лак, лак алкидной смолы. Древесина закрыта, вибрации оказывают неблагоприятное воздействие и затухают. Старые выводы о правильной акустической краске, к сожалению, вряд ли сегодня учтены в дизайне корпуса динамиков.

Резонансные изменения, пропитанные краской войлочные накладки. Природные войлочные диски служат опорой для лака, который обладает способностью к резонансной модификации благодаря своей молекулярной структуре. Поэтому развязки в классическом смысле не ожидается. Энергия узких резонансов распределяется по широкой полосе частот и, следовательно, не может помешать устройству, или не будет изменена так, чтобы она больше не воспринимается слуховой Психологически как неприятная. Таким образом, материал действует как резонансный диффузор или фильтр.

Желаем удачного изучения материала и успешной сдачи!

Знание физики и теории этой науки напрямую связано с ведением домашнего хозяйства, ремонтом, строительство и машиностроением. Предлагаем рассмотреть, что такое резонанс токов и напряжений в последовательном контуре RLC, какое основное условие его образования, а также расчет.

Даже при питании, как шайбы для крепления плат, они эффективны. Здесь вибрация оказывает прямое влияние на исходный сигнал. В случае цифровых носителей данных информация хранится на отражающей поверхности в виде отверстий глубиной около 1 мкм. Вибрации вызваны механизмом привода, внутренними резонансными возмущениями устройства и нарушениями микрофона.

Часто исправление ошибок больше не может компенсировать эти ошибки чтения. Потерянные данные, таким образом, «ощущаются» путем интерполяции, что, конечно, обычно приводит к потере качества. Изменение резонансного поведения в цифровой выборке также изменяет коррелированный джиттер. При аналоговой выборке вибрация неизбежно приводит к модуляции или наложению с полезным сигналом.

Определение явления по ТОЭ: электрический резонанс происходит в электрической цепи при определенной резонансной частоте, когда некоторые части сопротивлений или проводимостей элементов схемы компенсируют друг друга. В некоторых схемах это происходит, когда импеданс между входом и выходом схемы почти равен нулю, и функция передачи сигнала близка к единице. При этом очень важна добротность данного контура.

Резонансы по электрическим сигналам. Электрические музыкальные сигналы не состоят из синусоидальных напряжений, как это часто связано с диаграммами частотного отклика, а с временной последовательностью импульсных пакетов. Эта форма сигнала основана на характеристиках музыки, а также на включении и выключении инструментов.

Эти постоянно изменяющиеся импульсные пакеты состоят из большого числа частот в разных амплитудах, которые находятся в фиксированном временном соотношении. Текущие импульсные пакеты проходят через электрические компоненты. Не идеально, потому что каждый резистор, конденсатор, катушка, полупроводник, трубка и кабель, к сожалению, также содержат нежелательные емкости, индуктивность и сопротивление потерь, которые также зависят от частоты. Катушка для хранения энергии и конденсатор вместе с затуханием в виде омического сопротивления всегда представляют собой электрический резонансный контур, имеющий резонансную частоту.


Признаки резонанса :

  1. Составляющие реактивных ветвей тока равны между собой IPC = IPL, противофаза образовывается только при равенстве чистой активной энергии на входе;
  2. Ток в отдельных ветках, превышает весь ток определенной цепи, при этом ветви совпадают по фазе.

Иными словами, резонанс в цепи переменного тока подразумевает специальную частоту, и определяется значениями сопротивления, емкости и индуктивности. Существует два типа резонанса токов:

В ритме этих токовых пакетов этот резонансный контур постоянно снова возбуждается, чтобы колебаться, и, возможно, никогда не попадал в устойчивое состояние. Электрический ток состоит из носителей заряда, которые, конечно же, также имеют одну, хотя и очень небольшую массу. Это очень большое количество очень малых масс постоянно ускоряется с очень высокой скоростью. Он создает силы, которые доставляются компонентам и стимулируют их к резонансу.

Стимулированная, вынужденная вибрация. Осциллирующая система может возбуждаться внешними, периодически переменными силами через резонатор. Колебательные электрические компоненты соединены через доски с корпусом. Корпус соединен с полом с помощью основания. Динамики подключаются к устройствам через пол и по воздуху. О сцеплении компоненты влияют друг на друга. Соединение может быть связано с трением или инерцией эластичности. Связь обеспечивает не только частоту возбудителя, но и смешанные частоты из-за эффектов удара.

  1. Последовательный;
  2. Параллельный.

Для последовательного резонанса условие является простым и характеризуется минимальным сопротивлением и нулевой фазе, он используется в реактивных схемах, также его применяет разветвленная цепь. Параллельный резонанс или понятие RLC-контура происходит, когда индуктивные и емкостные данные равны по величине, но компенсируют друг друга, так как они находятся под углом 180 градусов друг от друга. Это соединение должно быть постоянно равным указанной величине. Он получил более широкое практическое применение. Резкий минимум импеданса, который ему свойствен, является полезным для многих электрических бытовых приборов. Резкость минимума зависит от величины сопротивления.

Однако для этой цели отражение поглощающей поверхности должно быть как можно более низким, поскольку. Различают следующие типы абсорберов: Пористые поглотители - это легкие материалы с поверхностью с открытыми порами, они преобразуют звуковую энергию на поверхность в трение под действием тепла и действуют в основном в диапазоне средних и высоких частот. Поверхность пластин стимулируется вибрацией звуковым давлением. Воздушная амортизация приводит к весеннему действию. Внутреннее трение в пластинах и трение воздуха в наполняющем материале поглощают звуковую энергию. Они работают на низких и средних частотах, но только в узком диапазоне частот. С увеличением веса пластины и расстоянием от стены резонансная частота уменьшается. Решающими факторами являются толщина полости, размер и количество отверстий, толщина пластины. Наиболее благоприятный эффект поглощения возникает, когда сопротивление потоку материала непрерывно возрастает от звуковой волны. Резонаторы Гельмгольца представляют собой в основном корпуса с басовым рефлексом без собственных колонок. Подобно этим, они настроены на резонансную частоту, которая удаляет звуковую энергию из комнаты. Диффузионная диффузия - это способность тела рассеивать энергию падающего звука в максимально возможном количестве направлений. Говорят также о диффузном отражении, звук распределяется пространственно и временно. Эти диффузные звуковые компоненты в «маленькой» комнате имеют особое значение для высококачественной акустики. Чем отличаются разные плотности и пограничные слои материала, тем выше будет диффузия и меньше резонансов. Комнатные резонансы, стоячие волны Этот негативный эффект, который всегда возникает в закрытых помещениях, происходит через стены. Звуковая волна отбрасывается назад и перекрывается с входящей волной. Это приводит к взаимному вымиранию или усилению. Результатом является «стоячая волна». Этот вал имеет места в помещении с максимальным или минимальным давлением. Поэтому звук воспринимается как громкий или тихий. В зависимости от размера комнаты эти естественные резонансы формируются на определенных частотах. Для их формирования применяется: когда расстояние между двумя параллельными стенками соответствует кратному половине длины волны. Гц В квадратных пространствах образуются менее разные, но более выраженные резонансы. Тем более, что с наклонными стенками тем не менее образуются менее выраженные резонансы, и они мешают меньше или вообще не влияют. Чем выше частота, тем меньше слышится эффект стоячих волн. Причина: на высокие частоты легче воздействовать объекты. Кстати: за короткие импульсы говорят о Флаттехо. Стоячие волны отличаются от плохого неточного воспроизведения басов проблемой. Это касается, в частности, аналоговых вертушек. Здесь резонансный эффект усиливается положительной обратной связью. Меры: Позиция слушателя должна быть в умеренном диапазоне, если это возможно, для достижения сбалансированного восприятия басов. Однако положение системы должно находиться в диапазоне минимумов звукового давления, которые не должны стимулироваться. Малые акустические системы не могут стимулировать три нижних резонанса. Резонанс 34 и 43 Гц также редко стимулируется большими системами, так как эти частоты не встречаются в большинстве музыкальных произведений, и низкий тон должен присутствовать в течение определенного времени, чтобы комната резонировала в своем резонансе. Это может быть использовано для блокировки определенных резонансов. Использование басовых ловушек очень дорого, всегда эффективно только для частоты настройки. При настройке формулы золотой секции помогает 6: 1: если динамики расположены по диагонали, это также может помочь. Изоляция Это препятствие распространению звука. Так звуковое разделение или торможение звукового прохода.

  • Абсорбция Абсорбция поглощает звуковую энергию и преобразует ее в тепло.
  • Поглощение всегда зависит от частоты.
Если вы просто спросите об устройстве, вы точно определите, что такое антенна или, по крайней мере, когда-либо видели.

Схема RLC (или контур) является электрической схемой, которая состоит из резистора, катушки индуктивности, и конденсатора, соединенных последовательно или параллельно. Параллельный колебательный контур RLC получил свое название из-за аббревиатуры физических величин, представляющих собой соответственно сопротивление, индуктивность и емкость. Схема образует гармонический осциллятор для тока. Любое колебание индуцированного в цепи тока, затухает с течением времени, если движение направленных частиц, прекращается источником. Этот эффект резистора называется затуханием. Наличие сопротивления также уменьшает пиковую резонансную частоту. Некоторые сопротивление являются неизбежными в реальных схемах, даже если резистор не включен в схему.

Применение

Практически вся силовая электротехника использует именно такой колебательный контур, скажем, силовой трансформатор. Также схема необходима для настройки работы телевизора, емкостного генератора, сварочного аппарата, радиоприемника, её применяет технология «согласование» антенн телевещания, где нужно выбрать узкий диапазон частот некоторых используемых волн. Схема RLC может быть использована в качестве полосового, режекторного фильтра, для датчиков для распределения нижних или верхних частот.

Резонанс даже использует эстетическая медицина (микротоковая терапия), и биорезонансная диагностика.

Принцип резонанса токов

Мы можем сделать резонансную или колебательную схему в собственной частоте, скажем, для питания конденсатора, как демонстрирует следующая диаграмма:


Схема для питания конденсатора

Переключатель будет отвечать за направление колебаний.


Схема: переключатель резонансной схемы

Конденсатор сохраняет весь ток в тот момент, когда время = 0. Колебания в цепи измеряются при помощи амперметров.


Схема: ток в резонансной схеме равен нулю

Направленные частицы перемещаются в правую сторону. Катушка индуктивности принимает ток из конденсатора.

Когда полярность схемы приобретает первоначальный вид, ток снова возвращается в теплообменный аппарат.

Теперь направленная энергия снова переходит в конденсатор, и круг повторяется опять.

В реальных схемах смешанной цепи всегда есть некоторое сопротивление, которое заставляет амплитуду направленных частиц расти меньше с каждым кругом. После нескольких смен полярности пластин, ток снижается до 0. Данный процесс называется синусоидальным затухающим волновым сигналом. Как быстро происходит этот процесс, зависит от сопротивления в цепи. Но при этом сопротивление не изменяет частоту синусоидальной волны. Если сопротивление достаточно высокой, ток не будет колебаться вообще.

Обозначение переменного тока означает, что выходя из блока питания, энергия колеблется с определенной частотой. Увеличение сопротивления способствует к снижению максимального размера текущей амплитуды, но это не приводит к изменению частоты резонанса (резонансной). Зато может образоваться вихретоковый процесс. После его возникновения в сетях возможны перебои.

Расчет резонансного контура

Нужно отметить, что это явление требует весьма тщательного расчета, особенно, если используется параллельное соединение. Для того чтобы в технике не возникали помехи, нужно использовать различные формулы. Они же Вам пригодятся для решения любой задачи по физике из соответствующего раздела.

Очень важно знать, значение мощности в цепи. Средняя мощность, рассеиваемая в резонансном контуре, может быть выражена в терминах среднеквадратичного напряжения и тока следующим образом:

R ср = I 2 конт * R = (V 2 конт / Z 2) * R.

При этом, помните, что коэффициент мощности при резонансе равен cos φ = 1

Сама же формула резонанса имеет следующий вид:

ω 0 = 1 / √L*C

Нулевой импеданс в резонансе определяется при помощи такой формулы:

F рез = 1 / 2π √L*C

Резонансная частота колебаний может быть аппроксимирована следующим образом:

F = 1/2 р (LC) 0.5

Где: F = частота

L = индуктивность

C = емкость

Как правило, схема не будет колебаться, если сопротивление (R) не является достаточно низким, чтобы удовлетворять следующим требованиям:

R = 2 (L / C) 0.5

Для получения точных данных, нужно стараться не округлять полученные значения вследствие расчетов. Многие физики рекомендуют использовать метод, под названием векторная диаграмма активных токов. При правильном расчете и настройке приборов, у Вас получится хорошая экономия переменного тока.

© 2024 skupaem-auto.ru -- Школа электрика. Полезный информационный портал