21.Резонанс напряжений. Векторная диаграмма.

Резонанс напряжений - резонанс, происходящий в последовательном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.

Рис.1 - Схема и резонансные кривые для резонанса напряжений

Резонанс напряжений, или последовательный резонанс, наблюдается в случае, когда генератор переменной эдс нагружен на соединенные последовательно L и С контура (рис.1 а), т.е. включен внутри контура.

В такой цепи имеется активное сопротивление г и общее реактивное сопротивление х, равное

Разность хL, и xC берется потому, что индуктивное и емкостное сопротивления оказывают противоположные влияния на ток. Первое вызывает отставание по фазе тока от напряжения, а второе, наоборот, создает отставание напряжения от тока.

Для собственных колебаний xL и хс равны друг другу. Если частота генератора равна частоте контура, то для тока, создаваемого генератором, xL и хC также одинаковы. Тогда общее реактивное сопротивление х станет равным нулю и полное сопротивление цепи для генератора равно только одному активному сопротивлению, которое в контурах имеет сравнительно небольшую величину. Благодаря этому ток значительно возрастает и устраняется сдвиг фаз между напряжением генератора и током.

Резонанс напряжений выражается в том, что полное сопротивление контура становится наименьшим и равным активному сопротивлению, а ток становится максимальным.

Условием резонанса напряжений является равенство частот генератора и контура f = fo, или равенство индуктивного и емкостного сопротивлений для тока генератора: xL = хC.

Когда частота генератора больше частоты контура, индуктивное сопротивление преобладает над емкостным и контур представляет для генератора сопротивление индуктивного характера.

Если частота генератора меньше частоты контура, то емкостное сопротивление больше индуктивного и контур для генератора является сопротивлением емкостного характера. В любом из этих случаев при отклонении от резонанса полное сопротивление контура возрастает по сравнению а его величиной при резонансе.

На (рис.1 б) показаны графики изменения полного сопротивления контура z и тока I при изменении частоты генератора f.

22.Цепь переменного тока с параллельным соединением проводников. Векторная диаграмма.

Простейшая параллельная цепь. Рассмотрим простейшую цепь, состоящую из параллельно соединенных активного R и реактивного X сопротивлений (рис. 194,а). В данной схеме в качестве

Рис. 194. Схема простейшей параллельной цепи переменного тока (а), векторная диаграмма (б) и треугольник проводимостей (в)

реактивного принято индуктивное сопротивление, но оно может быть также и емкостным. Для каждой ветви этой схемы можно по закону Ома определить токи I_а и I_р в ветвях и их углы сдвига фаз относительно напряжения, а затем, построив векторную диаграмму (рис. 194,б), найти по правилу сложения векторов ток в неразветвленной части цепи:

? = ?_а+ ?_р

При построении векторной диаграммы в качестве исходного вектора используют вектор напряжения ?, а затем под соответствующими углами откладывают векторы токов ?_а и ?_р. В данном случае ток ?_а будет совпадать по фазе с напряжением ?, а ток ?_р — отставать от него на угол 90°. Ток I сдвинут относительно напряжения ? на угол ?.

Из треугольника токов ЛВС имеем:

I_а = I cos ?; I_р = I sin ?; I = ?(I²_а + I²_р)

Общий случай параллельного соединения сопротивлений. В случае если в каждой ветви включены активное R и реактивное X сопротивления (рис. 195, а), следует по формулам (72) и (73) определить токи I₁ и I₂ в параллельных ветвях и углы их сдвига фаз ?₁ и ?₂ относительно напряжения U, а затем, построив векторную диаграмму (рис. 195,б), найти по правилу сложения векторов ток в неразветвленной части цепи ? = ?₁+?₂ и угол его сдвига фаз ? относительно напряжения U.

Можно также определить эквивалентную активную проводимость всей цепи:

G_эк = G₁ + G₂

Рис. 195. Схема параллельной цепи переменного тока, содержащая активное, индуктивное и емкостное сопротивления (а), и векторная диаграмма (б)

эквивалентную реактивную проводимость

В_эк = В_С2 – B_L1

полную проводимость всей цепи

Y_эк = ?(G_эк² + B_эк²)

а затем найти ток в неразветвленной части цепи

I = UY_эк

В общем случае при определении эквивалентной реактивной проводимости нескольких параллельных ветвей емкостные проводимости ветвей В_С берут со знаком «плюс», а индуктивные B_L — со знаком «минус».