Частотные исследования цепей с резонансом напряжений

Частотные характеристики электрических цепей. Резонансные явления. Резонанс напряжений и резонанс токов. Способы улучшения коэффициента мощности потребителя

Частотными характеристиками называют зависимости, связывающие амплитуду и фазу выходного сигнала с частотой входного сигнала.

Существуют Амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧХ), логарифмические частотные характеристики (ЛЧХ), логарифмическая амплитудная ЧХ (ЛАЧХ), логарифмическая фазовая ЧХ (ЛФЧХ), Фазово-частотная характеристика (ФЧХ).

Для описания амплитудно- и фазочастотной характеристик обычно используют их графическое представление. В декартовой системе координат по оси абсцисс откладывают частоту, а по оси ординат — модуль коэффициента передачи (АЧХ) или разность фаз между откликом и воздействием (ФЧХ)

АФЧХ применяется в основном для анализа систем, в частности исследования системы на устойчивость и её запасов.

Фазово-частотная характеристика (ФЧХ) — частотная зависимость разности фаз между выходным и входным сигналами. Часто ФЧХ используют для оценки фазовых искажений формы сложного сигнала, вызываемых неодинаковой задержкой во времени его отдельных гармонических составляющих при их прохождении по цепи.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — Модуль комплексного коэффициента передачи характеризует отношение амплитуд (действующих значений) отклика и воздействия.

Каждый электрик должен знать:  Типовая номенклатура ремонтных работ. Электрические аппараты и комплектные устройства низкого

На графике ЛАЧХ абсциссой является частота в логарифмическом масштабе, по оси ординат отложена амплитуда передаточной функции в децибелах. Представление АЧХ в логарифмическом масштабе упрощает построение характеристик сложных систем, так как позволяет заменить операцию перемножения АЧХ звеньев сложением, что вытекает из свойства логарифма:

Резонансные явления — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Следствием резонанса считается увеличение амплитуды, а причиной — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы.

Резонанс токов — резонанс, происходящий в параллельном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.

Имеем колебательный контур с частотой собственных колебаний f, и он подключен к генератору переменного тока такой же частоты f. В момент подключения конденсатор заряжается от источника. После чего он начинает разряжаться на катушку. Через некоторое время энергия конденсатора полностью переходит в энергию магнитного поля катушки. Далее магнитное поле катушки начинает убывать, на выводах катушки появляется ЭДС индукции, которое начинает перезаряжать конденсатор. В цепи колебательного контура течет ток, только уже противоположно току заряда, так как витки пересекаются полем в обратном направлении. Как только на клеммах генератора появляется напряжение, точно такое же напряжение появляется на выводах конденсатора вследствие перезаряда его катушкой. Напряжения конденсатора и генератора друг друга компенсируют. Далее энергия магнитного поля катушки полностью переходит в энергию электрического поля конденсатора. Напряжение генератора в этот момент достигает максимума. Далее конденсатор разряжается на катушку, цикл повторяется в обратном направлении. В результате, в колебательном контуре циркулируют весьма большие токи, но за его пределы не выходят — выходить им мешает точно такое же, только противоположно направленное напряжение на генераторе.

Каждый электрик должен знать:  Текущий ремонт электродвигателей

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

Имеем колебательный контур с частотой собственных колебаний f, и внутри него работает генератор переменного тока такой же частоты f. После включения напряжение на генераторе начинает возрастать, заряжая конденсатор. Напряжение на генераторе достигает максимума, заряжая до такого же напряжения конденсатор. Далее: конденсатор начинает разряжаться на катушку. Когда конденсатор разрядится до нуля, вся энергия электрического поля, имевшаяся в конденсаторе, перешла в энергию магнитного поля катушки. Т.к. магнитное поле не может существовать стационарно, оно начинает уменьшаться, пересекая витки катушки в обратном направлении. На выводах катушки появляется ЭДС индукции, которое начинает перезаряжать конденсатор. В цепи колебательного контура течет ток, только уже противоположно току заряда, так как витки пересекаются полем в обратном направлении. Далее: катушка перезарядила конденсатор до максимального напряжения. Напряжение на генераторе к этому моменту тоже достигло максимального. В результате конденсатор и генератор соединены последовательно и на обоих напряжение, равное напряжению генератора. При последовательном соединении источников питания их напряжения складываются.

Каждый электрик должен знать:  Т-триггер

Улучшить коэффициент мощности потребителя можно разными способами, например: замена малозагруженных двигателей, на двигатели меньшей мощности; установка конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности; применение синхронных компенсаторов; использование фильтров высших гармоник.

Добавить комментарий