Што такое рэзананс токаў

Пры вывучэнні асноў электратэхнікі на адным з этапаў абавязкова разглядаецца рэзананс токаў і высілкаў. Дадзеныя з'явы ўласцівыя ланцугах пераменнага току і могуць з'яўляцца як непажаданымі, якія патрабуюць іх уліку пры мадэляванні сілавых і камутацыйных схем, так і карыснымі.

Напрыклад, рэзананс у ланцугі пераменнага току вельмі часта выкарыстоўваецца ў радыётэхніцы: наладжаны вагальны контур, заснаваны на рэзанансе высілкаў, дазваляе ў некалькі разоў ўзмацняць маламагутны радыёсігнал, таму што за кошт пераўтварэнняў «ёмістасць-індуктыўнасць» адбываецца рост дзеючага значэння напружання.

Згаданы вагальны контур - гэта аснова для разумення таго, як адбываецца рэзананс токаў і (або) высілкаў. Ён уяўляе сабой замкнёны электрычны контур, які складаецца з уключанага паралельна кандэнсатара (ёмістасць C) і шпулькі (індуктыўнасць L). У іх дзякуючы працэсу «перапампоўкі» энергіі з электрычнага поля ёмістасці ў магнітнае поле індуктыўнасці існуюць самазатухаючая (за кошт прысутнасці актыўнай складнікам R) ваганні пэўнай частоты.

Пры рэзанансных рэжыме працы электрычнай ланцугу супраціў праходжанню току прадстаўлена толькі актыўнай складнікам R. Адрозніваюць рэзананс токаў і рэзананс высілкаў. Разгледзім іх асаблівасці.

Рэзананс токаў ўзнікае ў ланцугі з паралельна уключаным кандэнсатарам і шпулькай, наміналы якіх падабраныя такім чынам, што бягучы па С і L ток роўны. У выніку значэнне току ў контуры «CL» вышэй, чым у агульнай ланцугу.

Прынцып працы наступны: пры падачы харчавання адбываецца назапашванне зарада кандэнсатарам (да намінальнага напружання крыніцы). Пасля гэтага дастаткова адключыць крыніца і замкнуць ланцуг у контур, каб пачаўся працэс разраду на катушку. Ток, які праходзіць па ёй, генеруе магнітнае поле і стварае ЭРС самаіндукцыі, накіраванае сустрэчна току. Максімальнае яго значэнне будзе дасягнута ў момант поўнага разраду кандэнсатара. Адпаведна, гэта азначае, што ўся назапашаная ёмістасцю энергія пераўтварылася ў магнітнае поле індуктыўнасці. Аднак дзякуючы самаіндукцыі шпулькі рух зараджаных часціц не спыняецца.

Бо противотока ад кандэнсатара больш няма (ён разраджаны), пачынае адбывацца яго паўторная зарадка, але ўжо з іншай палярнасцю. У выніку ўсё поле шпулькі пераўтворыцца ў зарад кандэнсатара і працэс паўтараецца. З-за наяўнасці ўнутранай актыўнай складнікам R паступова адбываецца згасанне ваганняў. Такім чынам, ажыццяўляецца рэзананс токаў.

Рэзананс высілкаў мае месца пры паслядоўным злучэнні рэзістара R, шпулькі L і кандэнсатара C. Важнай асаблівасцю з'яўляецца той факт, што напружанне крыніцы харчавання аказваецца ніжэй, чым на кандэнсатары і шпульцы (на кожным элеменце ў асобнасці), аднак, роўнасць токаў захоўваецца. Прычым напружанне і ток супадаюць па фазе. Галоўная ўмова для ўзнікнення і падтрымання гэтага працэсу - роўнасць індуктыўнага і ёмістага супраціваў. Зыходзячы з гэтага, поўны супраціў атрымліваецца роўным актыўнага.

Для вызначэння дзеючых значэнняў высілкаў на шпульцы і кандэнсатары ўжываюць закон Ома. У выпадку шпулькі ён роўны твору току на індуктыўны супраціў (U1 = IX1). Адпаведна, для кандэнсатара неабходна ток памножыць на ёмістны супраціў (U2 = IX2). Бо пры паслядоўным злучэнні элементаў ток роўны, а для рэзанансу X1 = X2 напружання на індуктыўнасці і ёмістасці роўныя. Адсюль, павялічыўшы рэактыўныя складнікі, можна дамагчыся істотнага павышэння высілкаў U1 і U2 пры захаванні нязменнага значэння ЭРС самога крыніцы харчавання. Асноўная вобласць прымянення - радыётэхніка.