2.5
Электр
тізбегіндегі
резонанс
Резонанс
дегеніміз
пассивті
электр
тізбегінің
режімі
,
индуктивті
катушка
мен
конденсаторы
бар
тізбектің
кірме
реактивті
кедергісі
немесе
кірме
реактивті
өткізгіштігі
нөлге
тең
.
Резонанста
тізбектегі
кірме
тоқ
фаза
бойынша
кернеумен
бір
бағытта
келеді
.
Резонансты
құбылыстар
,
электр
жəне
радиотехника
автоматталған
құрылғыларда
телемеханика
,
байланыс
,
өлшем
техникаларында
кеңінен
қолданылады
.
2.5.1
Кернеу
резонансы
Тізбектеліп
жалғасқан
резистор
,
катушка
жəне
конденсаторды
қарастырайық
(2.30
а
-
сурет
).
Резонанс
кезінде
кедергінің
индуктивтілік
құраушысы
,
сыйымдылық
құраушы
кедергісіне
өтем
жасайды
.
Реактивті
кедергі
мен
реактивті
қуат
,
тізбек
кірмесінде
нөлге
тең
:
(2.91)
2.30-
сурет
.
1
;
;
0
C
L
X
X
X
X
X
C
L
C
L
120
болғанда
,
катушка
мен
конденсатор
кернеулері
фаза
бойынша
қарама
-
қарсы
болса
да
,
тең
болады
,
сондықтан
,
қаралатын
тізбекте
кернеу
резонансы
пайда
болады
. (2.91)
теңдеуде
кернеу
резонансы
,
оны
қорек
көзінің
кернеу
жиілігін
немесе
катушка
индуктивтігін
жəне
конденсатор
сыйымдығын
өзгертіп
табуға
болатынын
көрсетеді
.
Тізбекте
резонанс
болатын
кездегі
,
бұрыштың
жиілігі
,
резонансты
бұрыштық
жиілігі
деп
аталады
.
(2.92)
Тізбек
толық
кедергісі
,
резонанс
кезінде
автивті
кедергіге
тең
жəне
ең
аз
мəнді
болады
:
Бірақ
тізбектегі
тоқ
мəні
ең
үлкен
болады
Резистордағы
кернеу
қорек
көзінің
кернеуіне
тең
.
Резонанс
кезіндегі
индуктивті
немесе
сыйымдылық
кедергілер
,
резонанс
контурының
сипаттамалық
(
толқынды
)
кедергісі
деп
аталады
:
(2.93)
реактивті
элементтегі
кернеу
кірмедегі
кернеуден
неғұрлым
көп
болады
.
Резонанс
кезіндегі
,
катушка
мен
конденсатор
кернеуінің
,
қор
көзінің
кернеуіне
қатынасы
контур
сапалығы
деп
аталады
:
(2.94)
Бұл
өлшемсіз
парамметр
.
Ол
резонанс
кезіндегі
реактивті
элементтер
кернеуінің
кірмедегіден
неше
есе
көп
екенін
көрсетеді
.
Парамметр
d,
контур
сапалығына
керісінше
,
контур
сөнген
деп
аталады
.
C
L
X
X
.
1
0
LC
.
2
2
R
X
X
R
Z
C
L
.
R
U
Z
U
I
U
IR
U
R
.
1
=
0
0
C
L
C
L
R
.
0
R
R
L
U
U
U
U
Q
C
L
121
. (2.95)
Резонанс
кезіндегі
энергетикалық
қарым
-
қатынастың
да
өз
ерекшеліктері
бар
.
Контурдағы
тоқ
болсын
,
онда
конденсатордағы
кернеу
болады
.
Электр
жəне
магнит
өрісітері
қосындысы
энергиясы
:
Ал
:
. (2.96)
Сондықтан
магнит
жəне
электр
өрістерінің
барлык
энергиясы
уақыт
өткен
сайын
өзгермейді
.
Электр
өрісінің
энергиясы
азайса
,
магнитті
өріс
энергиясы
өседі
жəне
керісінше
.
Конденсатор
мен
катушка
арасында
толығымен
энергия
ауысады
.
Қорек
көзінің
энергиясы
,
тізбекті
қоректендіретін
,
катушка
мен
конден
-
сатордың
активті
кедергісінің
жоғалтуын
жабады
.
Қорек
көзінен
тізбекке
түсетін
энергия
,
көрінген
уақытта
толығымен
жылуға
айналады
.
Сондықтан
қорек
көзіндегі
барлық
тізбек
активті
кедергіге
эквивалентті
.
2.5.2
Тізбектелген
контурдың
жиілік
сипаттамалары
2.30
а
-
суреттегі
тізбекке
синусоидалды
кернеу
берілген
,
амплитудасы
өзгермейді
,
ал
жиілігі
шамаға
өзгереді
.
Жиіліктің
өзгеруі
тізбек
парамметрлерін
өзгертеді
:
Бұл
жағдайда
,
индуктивті
жəне
сыйымдылық
кедергілері
өзгереді
,
онымен
бірге
,
реактивті
мен
толық
кедергілер
жəне
фаза
ығысу
бұрышы
да
өзгереді
. (2.31
а
-
суретте
)
жиілікке
байланысты
кестелері
көрсетілген
,
ол
тізбектің
жиілік
R
L
R
Q
d
0
1
t
I
i
m
0
sin
o
0
90
sin
t
U
u
cm
C
t
U
cm
0
cos
t
CU
t
LI
Cu
Li
W
cm
m
C
0
2
2
0
2
2
2
2
cos
2
sin
2
2
2
;
const
2
2
2
2
cm
m
CU
LI
2
2
2
2
m
cm
LI
CU
...
0
.
;
=
X
;
1
;
2
2
C
L
C
L
C
L
X
X
R
Z
X
X
C
X
L
X
X
X
X
C
L
,
,
122
сипаттамасы
деп
аталады
.
Егер
, =0
болса
,
тізбектегі
кернеу
өзгермейді
,
сондықтан
тоқ
жоқ
болады
.
2.31-
сурет
Жиілік
0
ден
0
-
ге
дейін
өзгерсе
реактивті
кедергіде
сыйымдылық
сипаттама
болады
жəне
ол
ден
0-
ге
дейін
өзгереді
.
Сол
себептен
,
тоқ
нөлден
ең
көп
U/R
max
мəніне
өседі
,
ал
кернеу
мен
тоқ
векторлары
аралығындағы
фазаның
ығысу
бұрышы
-90°
тан
0-
ге
дейін
өзгереді
.
Жиілік
0
-
ден
-
ке
дейін
өзгерсе
,
қорытынды
реактивті
кедергі
нөлден
шексізге
дейін
өседі
де
,
индуктивті
сипаттамада
болады
.
Осы
себептен
,
тоқ
ең
үлкен
мəнінен
нөлге
дейін
азаяды
,
ал
бұрыш
φ
нөлден
90
˚
дейін
өседі
.
ω
=0
болғанда
,
катушка
кернеуі
нөлге
тең
,
тоқ
тез
азайғанша
ω
өсуіне
қарай
өседі
көбейеді
.
Бұдан
кейін
қорек
көзінің
кернеуі
дейін
тез
азаяды
.
Конденсатор
кернеуі
,
ω
=0
болса
,
қорек
көзінің
кернеуі
-
ға
тең
,
тоқ
көбейгенше
өседі
,
содан
кейін
нөлге
дейін
азаяды
.
(2.31
б
-
суретте
)
тоқ
пен
кернеудің
əсерлік
мəндері
жиілікке
байланысты
,
резонансты
қисық
деп
аталады
.
Қисықтардан
,
пен
кернеулігінің
ең
үлкен
мəндері
,
жиілік
резонансқа
тең
болмаған
кезінде
үлкен
мəнінің
жиілік
болатыны
,
үлкен
мəні
болатыны
көрініп
тұр
.
.
;
;
1
2
2
C
I
U
LI
U
C
L
R
U
Z
U
I
C
L
L
U
U
C
U
U
C
U
C
U
L
U
L
U
0
L
C
U
0
C
123
;
теңдеулерден
,
пен
кернеулердің
ең
үлкен
мəндері
болатын
жиіліктерді
табуға
болады
:
(2.97)
Тоқтың
жиілікке
қатысты
кестесінен
көруге
болады
,
қаралып
жатқан
тізбектің
таңдаулы
қасиеттері
бар
.
Тізбек
тоққа
ең
аз
кедергімен
иемделген
,
жиілігі
резонансқа
жақын
.
Тізбектің
таңдаулы
қасиеттері
электрбайланысы
мен
радиотехникада
кеңінен
қолданылады
.
Тізбекті
резонанс
режімінде
пайдаланады
.
Кейбір
жағдайда
,
электр
тізбегінде
резонанс
құбылысы
ескерілмесе
,
қолайсыз
жағдайларға
əкеліп
соғады
,
оның
ішінде
оқшауламаға
қауіпті
асқын
кернеу
əкеліп
соғуы
мүмкін
.
2.5.3
Тоқ
резонансы
2.32.
а
-
суреттен
екі
қатарлас
тармағы
бар
сұлбаны
қарастырайық
,
біріншісінде
–
резистор
мен
конденсаторы
бар
,
екіншісінде
-
резистор
мен
катушкасы
бар
.
Егер
де
жалпы
тоқ
I
,
фаза
бойынша
кернеуге
сəйкес
болса
,
ал
кірме
реактивті
өткізгіштілік
тізбекте
резонанс
құбылысы
болуы
мүмкін
тең
болса
,
немесе
. (2.98)
а
)
б
)
2.32-
сурет
0
;
0
d
dU
d
dU
C
L
C
U
L
U
.
2
2
;
2
2
2
0
2
0
d
d
C
L
0
L
C
b
b
b
C
L
b
b
124
Егер
болса
,
тоқтардың
фаза
бойынша
қарама
-
қарсы
реактивті
құрамалары
тең
болса
(2.32
б
-
сурет
),
оны
тізбек
резонансы
,
тоқ
резонансы
деп
атайды
.
Векторлы
диаграммадан
,
резонанс
кезінде
тоқ
I
фаза
бойынша
кернеумен
сəйкес
келетіні
,
тармақтағы
тоқтан
аз
болатыны
көрініп
тұр
.
(2.98)
теңдеуге
мен
мəнін
қойып
,
тізбек
пен
жиілік
параметрлері
арқылы
мынаны
табамыз
:
(2.99)
Тоқ
резонансын
тоқ
тармақтарын
R
1
, R
2
,
немесе
ω
жиілігін
өзгертіп
табуға
болады
.
Төрт
берілген
параметрлер
мен
бесіншісін
(2.99)
теңдеуден
тапқанда
,
жиілік
кешенді
немесе
жорамал
болуы
мүмкін
.
Мұндай
параметрлер
сəйкестігінде
,
тоқ
резонансы
болмайтынын
дəлелдейді
.
(2.99)
теңдеуді
есептеп
,
ω
жиілікке
қатысты
резонанстық
жиілікті
табамыз
:
. (2.100)
Егер
де
түбір
астындағы
бөлшек
(2.100)
теңдеуде
,
оң
белгі
болса
,
резонанс
құбылысы
пайда
болады
себебі
жиілік
жорамал
санмен
көрсетілмейді
.
Резонансты
жиілік
,
бірізді
жалғас
контурының
резонансты
жиілігімен
тең
болады
,
егер
де
:
резонансты
жиілік
түсініксіз
түрде
болса
,
бұл
кез
-
келген
жиілікте
тізбекте
резонанс
болатынын
көрсетеді
.
Бұл
кезде
тізбектің
кірме
кедергісі
активті
жиілікке
бағынышты
емес
.
C
L
b
b
L
b
C
b
.
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
C
R
C
L
R
L
C
L
,
C
L
R
C
L
R
LC
2
2
2
1
0
1
.
1
;
0
2
1
LC
R
R
C
L
R
R
2
1
.
0
0
0
125
Мінсіз
жағдайда
0,
тізбек
кірме
кедергісі
резонанс
кезінде
үлкен
,
ал
тоқ
нөлге
тең
,
яғни
энергия
қорек
көзінен
контурға
түспейді
.
Ал
катушка
мен
конденсатор
арасында
энергиялары
ауысады
.
Электржабдықтау
жүйесінің
құрылғыларының
тоқ
резонансы
мəнін
жоғарылату
үшін
қолданылады
,
ол
үшін
индуктивті
жүктемеге
қатарлас
конденсаторлар
батареясын
қосу
керек
.
Достарыңызбен бөлісу: |