Résonance série CA
Aujourd’hui, nous allons discuter avec vous du principe de la
La résonance est un phénomène particulier qui se produit dans un circuit composé des composants R, L et C, sous certaines conditions. Tout d’abord, analysons les conditions dans lesquelles la résonance apparaît dans un circuit série R, L, C, ainsi que les caractéristiques de ce circuit pendant la résonance. Le circuit série R, L, C illustré à la figure 1, soumis à une tension sinusoïdale U, présente une impédance complexe donnée par :
Dans l’équation, la réactance X = X
À ce stade, l’impédance du circuit Z(ω₀) = R est une résistance pure. La tension et le courant sont en phase, et nous appelons état de résonance le fonctionnement du circuit à ce moment précis. Comme cette résonance se produit dans un circuit série composé de R, L et C, on l’appelle également résonance série. L’équation 1 constitue la condition nécessaire à l’apparition de la résonance dans un circuit série. À partir de cette équation, la pulsation de résonance ω₀ peut être obtenue comme suit :
La fréquence de résonance est
À partir de cela, on peut déduire que la fréquence de résonance d’un circuit série est déterminée par ses propres paramètres L et C. Elle est indépendante des conditions externes et est donc également appelée fréquence naturelle du circuit. Lorsque la fréquence du réseau est constante, les paramètres du circuit L ou C peuvent être ajustés afin que la fréquence naturelle du circuit coïncide avec la fréquence du réseau et provoque la résonance ; lorsque les paramètres du circuit sont constants, la résonance peut être obtenue en modifiant la fréquence du réseau pour qu’elle corresponde à la fréquence naturelle du circuit.
Caractéristiques de l’alimentation à résonance série dans les applications des systèmes électriques :
1. La puissance requise est considérablement réduite. L’alimentation à résonance série génère une haute tension et un fort courant grâce à la résonance entre le réacteur résonnant et le condensateur à tester. Dans l’ensemble du système, l’alimentation ne doit fournir que la partie de consommation active du système. Par conséquent, la puissance d’alimentation requise pour l’expérience n’est que de 1/Q de la capacité d’essai.
2. Le poids et le volume de l’équipement ont été considérablement réduits. Dans une alimentation électrique en résonance série, non seulement le dispositif encombrant de réglage de tension à forte puissance et le transformateur d’essai haute puissance classique à fréquence industrielle sont éliminés, mais l’alimentation d’excitation en résonance ne nécessite que 1/Q de la capacité d’essai, ce qui réduit considérablement le poids et le volume du système, généralement à 1/3-1/5 de ceux des dispositifs d’essai classiques.
3. Améliorer la forme d’onde de la tension de sortie. Une alimentation à résonance constitue un circuit de filtrage résonant capable d’améliorer la distorsion de la forme d’onde de la tension de sortie, d’obtenir une bonne onde sinusoïdale et de prévenir efficacement la rupture accidentelle de l’échantillon d’essai due aux pics harmoniques.
4. Prévenir les courants de court-circuit élevés qui pourraient endommager le point de défaut. À l’état de résonance série, lorsque le point faible de l’isolation de l’échantillon à tester subit une rupture, le circuit se déconnecte immédiatement et le courant de boucle chute rapidement à 1/Q du courant d’essai normal. Toutefois, lors de la réalisation d’essais de tenue en tension en résonance parallèle ou en mode transformateur d’essai, le courant de rupture augmente immédiatement de plusieurs dizaines de fois. Par comparaison entre ces deux modes, le courant de court-circuit diffère du courant de rupture de plusieurs centaines de fois. Ainsi, la résonance série permet d’identifier efficacement les faiblesses de l’isolation sans craindre que des courants de court-circuit élevés n’endommagent le point de défaut.
5. Il n’y aura pas de récupération en surtension. Lorsque l’échantillon d’essai subit une défaillance, la haute tension disparaît immédiatement en raison de la perte des conditions de résonance, l’arc s’éteint aussitôt et le processus de rétablissement de la tension de récupération est long. Il est ainsi facile de couper l’alimentation électrique avant que la tension de claquage ne soit à nouveau atteinte. Ce processus de récupération de la tension est un phénomène oscillatoire intermittent d’accumulation d’énergie, long et qui ne produit aucune surtension de récupération.
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