Резонанс в последовательной цепи переменного тока
Сегодня мы обсудим с вами принцип
Резонанс — это особое явление, возникающее в цепи, состоящей из элементов R, L и C, при определённых условиях. Прежде всего рассмотрим условия возникновения резонанса в последовательной цепи R, L и C, а также характеристики такой цепи в режиме резонанса. Последовательная цепь R, L и C, показанная на рис. 1, под действием синусоидального напряжения U имеет комплексное сопротивление:
В уравнении реактивное сопротивление X = X
В этот момент импеданс цепи Z(ω
Резонансная частота составляет
Из этого можно сделать вывод, что резонансная частота последовательной цепи определяется её собственными параметрами
Характеристики резонансного источника питания последовательного типа в приложениях в электрических системах:
1. Требуемая мощность значительно снижается. Последовательный резонансный источник питания генерирует высокое напряжение и высокий ток за счёт резонанса между резонансным реактором и испытуемым конденсатором. Во всей системе источник питания должен обеспечивать лишь активную составляющую потребления системы. Следовательно, требуемая мощность источника питания для эксперимента составляет лишь 1/Q от испытательной мощности.
2. Вес и объем оборудования значительно уменьшены. В резонансном последовательном источнике питания не только исключаются громоздкие высокомощные устройства регулирования напряжения и обычные высокомощные испытательные трансформаторы промышленной частоты, но и резонансный возбуждающий источник питания требует лишь 1/Q от испытательной мощности, что значительно снижает вес и объем системы — обычно до 1/3–1/5 от веса и объема обычных испытательных устройств.
3. Улучшение формы волны выходного напряжения. Резонансный источник питания представляет собой резонансную фильтрующую цепь, способную уменьшить искажение формы волны выходного напряжения, обеспечить хорошую синусоидальную форму волны и эффективно предотвратить случайный пробой испытуемого образца из-за пиков гармоник.
4. Предотвращение повреждения точки повреждения большими токами короткого замыкания. В состоянии последовательного резонанса при пробое слабого участка изоляции испытуемого образца цепь немедленно размыкается, а ток в контуре быстро падает до 1/Q от нормального испытательного тока. Однако при проведении испытаний на электрическую прочность в режиме параллельного резонанса или с использованием испытательного трансформатора ток пробоя сразу же возрастает в несколько десятков раз. По сравнению с этими двумя случаями ток короткого замыкания отличается от тока пробоя в сотни раз. Таким образом, последовательный резонанс позволяет эффективно выявлять слабые места изоляции без риска повреждения точки повреждения большими токами короткого замыкания.
5. Восстановление после перенапряжения отсутствует. При пробое испытуемого образца из-за потери условий резонанса высокое напряжение исчезает мгновенно, дуга гаснет немедленно, а процесс повторного установления восстанавливающегося напряжения занимает длительное время. До достижения напряжения вспышки вновь отключить источник питания достаточно просто. Этот процесс восстановления напряжения представляет собой прерывистый колебательный процесс накопления энергии, который длителен и не приводит к какому-либо восстанавливающемуся перенапряжению.
Резонансное устройство серии AC