Резонанс струмів і його корисне застосування в електротехніці
Резонансом у фізиці називають явище, при якому амплітуди коливання системи різко зростають. Це відбувається при збігу власної та зовнішньої обурює частот. У механіці прикладом може служити маятник годинника. Подібна поведінка характерно і для електричних схем, що включають в себе елементи активної, індуктивної і ємнісний навантаження. Резонанс струмів і напруг дуже важливий, це явище знайшло застосування в таких галузях науки, як радіозв'язок і промислове електропостачання.
Вектори і теорія
Для розуміння сенсу процесів, що відбуваються в ланцюгах, що включають котушки індуктивності, конденсатори і активні опори, слід розглянути схему найпростішого коливального контуру. Подібно до того, як звичайний маятник поперемінно переводить енергію з потенційного в кінетичне стан, електричний заряд в RCL-ланцюжку, накопичуючись в ємності, перетікає в індуктивність. Після цього процес відбувається у зворотному напрямку, і все починається спочатку. При цьому векторна діаграма виглядає наступним чином: струм ємнісний навантаження випереджає на кут pi- / 2 напрямок напруги, індуктивне навантаження відстає на такий же кут, а активна збігається по фазі. Результуючий вектор має нахил по відношенню до абсциссе, що позначається грецькою буквою phi-. Резонанс в ланцюзі змінного струму настає тоді, коли phi- = 0, відповідно, cos phi- = 1. У перекладі з мови математики ця викладка означає, що струм, що проходить по всіх елементах, по фазі збігається зі струмом у активної складової електросхеми.
Практичне застосування в системах електропостачання
Теоретично всі ці викладки зрозумілі, але що вони означають для практичних питань? Дуже багато чого! Всім відомо, що корисна робота в будь-якій схемі виконується активної складової потужності. При цьому велика частина споживання енергії припадає на електродвигуни, яких на будь-якому підприємстві чимало, а вони містять у своїй конструкції обмотки, що представляють собою індуктивне навантаження і створюють кут phi-, відмінний він нуля. Для того щоб виник резонанс струмів, необхідно компенсувати реактивні опору таким чином, щоб їх векторна сума стала нульовою. На практиці це досягається включенням конденсатора, який створює протилежний зсув вектора струму.
Резонанс струмів в радіоприймальних пристроях
Резонанс струмів має й іншу, радіотехнічне застосування. Коливальний контур, що становить основу кожного приймального пристрою, складається з котушки індуктивності і конденсатора. Змінюючи величину електричної ємності, можна домогтися того, що сигнал з необхідною несучою частотою буде прийматися вибірково, а решта усехвильові складові, що приймаються на антену, включаючи і перешкоди, виявляться пригніченими. На практиці такий змінний конденсатор виглядає як два набори пластин, один з яких при обертанні входить або виходить з іншого, збільшуючи або зменшуючи при цьому електричну ємність. При цьому створюється резонанс струмів, а радіоприймач виявляється налаштованим на потрібну частоту.
