Вопрос10. Какую опасность для электрических устройств представляет резонанс напряжений? Где используется резонанс напряжений? Что такое резонанс напряжений и каковы его характерные особенности

Вопрос №2. Параллельное соединение приемников в однофазных цепях (10 мин.)

Расчет цепи с параллельным соединением проводников (рис. 7,а) можно осуществить различными способами: методом векторных диаграмм, методом проводимостей и методом комплексных чисел. Первый метод не позволяет с большой точностью осуществить расчеты (рис. 7, б), поэтому были введены методы комплексных чисел и метод проводимостей. Рассмотрим метод проводимостей подробнее.

а) б)

Рис. 7. Схема разветвленной цепи и векторная диаграмма

резонанса напряжений

где g1, g2 – активные проводимости ветвей;

b1, b2 – реактивные проводимости ветвей.

Необходимо отметить, что знак реактивных проводимостей получается автоматически, т.к. ,. Т. к.XL2 и XC1 равны нулю, то b1>0, b2<0.

Общий ток

где – полная проводимость цепи, См.

Треугольник проводимостей представлен на рис. 8.

Рис. 8. Треугольники проводимостей

Функции угла φ определяют так:

;

Выражения для мощностей принимают такой вид:

;

Выводы по второму вопросу: таким образом, для расчета цепей с параллельным соединением приемников используются методы векторных диаграмм, проводимостей и комплексных чисел.

Вопрос №3. Резонанс напряжений и токов (20 мин.)

Резонансным режимом работы цепи – режим, при котором ее сопротивление является чисто активным.

Различают два основных режима: резонанс напряжений и резонанс токов.

3.1. Резонанс напряжений

Резонанс напряжений – это явление в цепи с последовательным контуром, когда ток в цепи совпадает по фазе с напряжением источника.

Рис. 9. Схема последовательного колебательного контура

Найдем условие резонанса напряжений. Для того чтобы ток цепи совпадал по фазе с напряжением, реактивное сопротивление должно быть равно нулю, так как tgφ=X/R.

Условие резонанса

При резонансе напряжений частота источника равна собственной частоте колебаний контура.

Выражение является формулой Томсона, определяющей зависимость собственной частоты колебаний контура от параметров L и С. Следует вспомнить, что если конденсатор контура зарядить от источника постоянного тока, а затем замкнуть его на индуктивную катушку, то в контуре возникнет переменный ток частоты f0. Вследствие потери колебания в контуре будут затухать, время затухания зависит от значения возникших потерь.

Резонансу напряжений соответствует векторная диаграмма, приведенная на рис. 10.

Признаки резонанса напряжений:

а) сопротивление цепи Z=R минимальное и чисто активное;

б) ток цепи совпадает по фазе с напряжением источника и достигает максимального значения;

в) напряжение на индуктивной катушке равно напряжению на конденсаторе и каждое в отдельности может во много раз превышать напряжение на зажимах цепи.

Физически это объясняется тем, что напряжение источника при резонансе идет только на покрытие потерь в контуре. Напряжение на катушке и конденсаторе обусловлено накопленной в них энергией, значение которой тем больше, чем меньше потери в цепи.

Рис. 10. Векторная диаграмма и резонансная

кривая последовательного контура

Характеристики резонанса:

1) Волновое сопротивление контура

2) Добротность контура

3) Резонансная кривая характеризует способность колебательного контура выделять токи резонансных частот и ослаблять токи других частот (рис. 10, б).

4) Полное сопротивление цепи при резонансе

На рис. 11 показана зависимость реактивного сопротивления Х=ХL -Хс от частоты источника f. Анализ этого графика показывает, что при низких и высоких частотах реактивное сопротивление велико и ток в контуре мал. При частотах, близких к fo, реактивное сопротивление мало и ток контура велик.

Рис. 11

Резонанс напряжений широко используется в радиотехнике и электронике для выделения сигналов заданной частоты.

studfiles.net

Вопрос10. Какую опасность для электрических устройств представляет резонанс напряжений? Где используется резонанс напряжений?

Ответ10. При резонансе, напряжения на емкости и на индуктивности равныи могут значительно превышать подводимое напряжениеU, еслиизначительно превышаютR:

, .

Резонанс напряжений в промышленных электрических установках нежелательное и опасное явление, так как оно может привести к аварии вследствие недопустимого перегрева отдельных элементов электрической цепи или пробоя изоляции.

В тоже время, резонанс напряжений в электрических цепях переменного тока широко используется в радиотехнике в различных приборах и устройствах, основанных на резонансных явлениях. Радиоприемники настраиваются на волну( частоту) радиостанции путем изменения емкости. При резонансе, частота передающей станции и частота контура LCсовпадают, что приводит к значительному усилению только этого сигнала на входе приемника. ОтношениеXC/Rможет достигать 104, поэтому напряжение на емкостиUCбудет больше входного сигнала антенныUво столько же раз.

Тема №3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ НАГРУЗКИ «ЗВЕЗДОЙ»

Цель работы: 1) ознакомиться с трехфазной цепью переменного тока и ее основными режимами работы при соединении фаз приемника «звездой»

2) по опытным данным выяснить влияние нейтрального провода на работу трехфазной цепи;

3) усвоить методику построения векторных диаграмм для основных режимов работы;

4) изучить способы измерения напряжений, токов и активной мощности цепи.

Приборы и оборудование

Исследование трехфазной цепи проводится на универсальном стенде, где имеется нагрузка в виде трех ламповых реостатов (активная нагрузка). Для измерения величины токов и напряжений используются амперметр PA1 и вольтметрPV1 с вилками. При включении амперметраPA1 в гнезда соответствующей фазы тумблер, замыкающий эти гнезда, на время измерения ставится в положение «отключено» (SA3 для фазыa,SA5 для фазыbиSA7 для фазыc). С помощью двухэлементного ваттметраPW1 иPW2 измеряется активная мощность при трехпроводной системе.

Контрольные вопросы

Вопрос1. Как обозначаются зажимы трехфазного источника и приемника?

Ответ1. Большими буквами А,В,С и X,Y,Z обозначают начала и концы обмоток генератора. Концы и начала сопротивлений нагрузки обозначают малыми буквами a,b,с и x,y,z соответственно.

Вопрос2.Как соединяются электроприемники «звездой»?

Ответ2. Существуют 2 варианта соединения приемника и генератора по схеме звезда: а) трехпроводная и б) 4-х проводная или схема соединения с нейтральным проводом.

Для соединения фаз приемника «звездой» без нейтрального провода концы сопротивлений фаз приемника (x,y,z) соединяют в одну общую точкуn, называемую нулевой, или нейтральной точкой приемника (рис. 5а), начала фаз приемника (a,b,c) присоединяют к проводам, идущим к соответствующим фазам генератора (A,B,C). Эти провода называются линейными.

Для соединения фаз приемника «звездой» с нейтральном проводом, к предыдущей схеме добавляют провод, соединяющий нейтральную точку нагрузки nи нейтральную точку генератораN (рис.5б). Этот провод называютнейтральным.

Рис. 5а

Рис. 5б

studfiles.net

РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ,УСЛОВИЯ ЕГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Энергетика РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ,УСЛОВИЯ ЕГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
просмотров - 61

Резонанс напряжений возможен на участке цепи с последовательным соединением индуктивного и емкостного элемента.

Угол сдвига фаз при резонансе равен нулю. Такой угол сдвига фаз можно получить тремя способами: изменением частоты напряжения питания, изменением индуктивности или емкости . Из треугольника сопротивлений следует, что: , следовательно при . Выражение называют условием резонанса напряжений. Из этого выражения следует, что и , где - резонансная частота. Полное сопротивление при резонансе равно активному сопротивлению и минимально при заданном . Ток максимален. Напряжения на участках контура с реактивными элементами равны ( ). Напряжение на участке с активным элементом равно напряжению питания на выводах контура и совпадает с ним по фазе: .

В случае если , то , ᴛ.ᴇ. напряжение на участках с реактивными элементами больше, чем напряжение питания. Это свойство – усиление напряжения – является важнейшей особенностью резонанса напряжений и широко используется в технике. Коэффициент усиления напряжения равен добротности контура - Q:

Величина принято называть характеристическим или волновым сопротивлением цепи. Активная мощность при резонансе максимальна ( , а ток максимален ) и равна полной мощности . Реактивная мощность равна нулю: .

Из векторной диаграммы видно, что при резонансе, несмотря на наличие в цепи индуктивности и емкости, ток совпадает по фазе с напряжением, ᴛ.ᴇ. индуктивное и емкостное напряжения компенсируют друг друга.

График зависимости силы тока от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой. На резонансной частоте величина тока максимальна. На графике амплитудно-частотной характеристики различают три области: до резонанса ( ), резонанса ( ) и после резонанса ( ).

В до резонансе электрическая цепь имеет емкостной характер т.к.

(рис.а)

а) в) с)

В резонансе электрическая цепь имеет активный характер, т.к. (рис .в).

В после резонансе электрическая цепь имеет индуктивный характер, т.к. (рис. с)

Резонанс напряжений в промышленных электрических установках - нежелательное и опасное явление, т.к. может привести к аварии вследствие недопустимого перегрева отдельных элементов электрической цепи или к пробою изоляции кабелей и конденсаторов при возможном перенапряжении на отдельных участках цепи. В то же время резонанс напряжений в электрических цепях переменного тока широко используется в радиотехнике и электронике в приборах и устройствах, основанных на резонансном явлении.

oplib.ru

Реферат Резонанс напряжений

скачать

Реферат на тему:

План:

1 Описание явления
2 Замечания
3 Применение

Введение

Резонанс напряжений - совпадение частот катушки и конденсатора!

1. Описание явления

Пусть имеется колебательный контур с частотой собственных колебаний f, и пусть внутри него работает генератор переменного тока такой же частоты f.

В начальный момент конденсатор контура разряжен, генератор не работает. После включения напряжение на генераторе начинает возрастать, заряжая конденсатор. Катушка в первое мгновение не пропускает ток из-за ЭДС самоиндукции. Напряжение на генераторе достигает максимума, заряжая до такого же напряжения конденсатор.

Далее: конденсатор начинает разряжаться на катушку. Напряжение на нем падает с такой же скоростью, с какой уменьшается напряжение на генераторе.

Далее: конденсатор разряжен до нуля, вся энергия электрического поля, имевшаяся в конденсаторе, перешла в энергию магнитного поля катушки. На клеммах генератора в этот момент напряжение нулевое.

Далее: так как 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. Обкладки конденсатора перезаряжаются зарядами, противоположными первоначальным. Одновременно растет напряжение на генераторе противоположного знака, причем с той же скоростью, с какой катушка заряжает конденсатор.

Далее: катушка перезарядила конденсатор до максимального напряжения. Напряжение на генераторе к этому моменту тоже достигло максимального.

Возникла следующая ситуация. Конденсатор и генератор соединены последовательно и на обоих напряжение, равное напряжению генератора. При последовательном соединении источников питания их напряжения складываются.

Следовательно, в следующем полупериоде на катушку пойдет удвоенное напряжение (и от генератора, и от конденсатора), и колебания в контуре будут происходить при удвоенном напряжении на катушке.

В контурах с низкой добротностью напряжение на катушке будет ниже удвоенного, так как часть энергии будет рассеиваться (на излучение, на нагрев) и энергия конденсатора не перейдет полностью в энергию катушки). Соединены как бы последовательно генератор и часть конденсатора.

2. Замечания

Колебательный контур, работающий в режиме резонанса напряжений, не является усилителем мощности. Повышенные напряжения, возникающие на его элементах, возникают за счет заряда конденсатора в первую четверть периода после включения и исчезают при отборе от контура большой мощности.

Явление резонанса напряжений необходимо учитывать при разработке аппаратуры. Повышенное напряжение может повредить не рассчитаные на него элементы.

3. Применение

При совпадении частоты генератора и собственных колебаний контура на катушке появляется напряжение, более высокое, чем на клеммах генератора. Это можно использовать в удвоителях напряжений, работающих на высокоомную нагрузку, или полосовых фильтрах, реагирующих на определенную частоту.

wreferat.baza-referat.ru

Вопрос10. Какую опасность для электрических устройств представляет резонанс напряжений? Где используется резонанс напряжений?

Ответ10. При резонансе напряжения на емкости и на индуктивности равны и могут значительно превышать подводимое напряжениеU, если изначительно превышают R:

, .

В тоже время, резонанс напряжений в электрических цепях переменного тока широко используется в радиотехнике, в различных приборах и устройствах, основанных на резонансных явлениях. Радиоприемники настраиваются на волну( частоту) радиостанции путем изменения емкости. При резонансе, частота передающей станции и частота контура LC совпадают, что приводит к значительному усилению только этого сигнала на входе приемника. Отношение XC /R может достигать 104 и поэтому напряжение на емкости UCбудет больше входного сигнала антенны U во столько же раз.

Тема №3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ НАГРУЗКИ «ЗВЕЗДОЙ»

2) по опытным данным выяснить влияние нейтрального провода на работу трехфазной цепи;

3) усвоить методику построения векторных диаграмм для основных режимов работы;

4) изучить способы измерения напряжений, токов и активной мощности цепи.

Приборы и оборудование

Исследование трехфазной цепи проводится на универсальном стенде (см. рис.16), где имеется нагрузка в виде трех ламповых реостатов (активная нагрузка). Для измерения величины токов и напряжений используются амперметр PA1 и вольтметр PV1 с вилками. При включении амперметра PA1 в гнезда соответствующей фазы, тумблер, замыкающий эти гнезда, на время измерения ставится в положение «отключено» (SA3 для фазы a, SA5 для фазы b и SA7 для фазы c). С помощью двухэлементного ваттметра PW1 и PW2 измеряется активная мощность при трехпроводной системе включения приемников.

Контрольные вопросы

Вопрос1. Как обозначаются зажимы трехфазного источника и приемника?

Ответ1. Большими буквамиА,В,СиX,Y,Zобозначают начала и концы обмоток генератора. Концы и начала сопротивлений нагрузки обозначают малыми буквамиa,b,с иx,y,zсоответственно.

Вопрос2. Как соединяются электроприемники «звездой»?

Для соединения фаз приемника «звездой» без нейтрального провода, концы сопротивлений фаз приемника (x, y, z) соединяют в одну общую точку n, называемую нулевой, или нейтральной точкой приемника (рис.2а), начала фаз приемника (a, b, c) присоединяют к проводам, идущим к соответствующим фазам генератора (A, B, C). Эти провода называются линейными.

Для соединения фаз приемника «звездой» с нейтральном проводом, к предыдущей схеме добавляют провод, соединяющий нейтральную точку нагрузки n и нейтральную точку генератора N. (рис.2б). Этот провод называют нейтральным или нулевым.

рис 2 а

рис 2 б

studfiles.net

Резонанс напряжений - это... Что такое Резонанс напряжений?

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

Описание явления

Замечания

Применение

См. также

Резонанс токов

Колебательный контур

Литература

Власов В. Ф. Курс радиотехники. М.: Госэнергоиздат, 1962. С. 52.
Изюмов Н. М., Линде Д. П. Основы радиотехники. М.: Госэнергоиздат, 1959. С. 512.

Ссылки

dic.academic.ru

Резонанс напряжений

Количество просмотров публикации Резонанс напряжений - 744

Условием возникновения резонанса напряжений в последовательном RLC - контуре является равенство реактивных сопротивлений катушки и конденсатора.

При значения противоположных по фазе напряжений на индуктивности и на емкости равны, в связи с этим резонанс в рассматриваемой цепи называют резонансом напряжений.

Полное сопротивление последовательного контура при резонансе минимально и равно активному сопротивлению.

ü Из формулы закона Ома следует, что при ток в контуре максимален и, ввиду чисто активного сопротивления цепи, совпадает по фазе с приложенным напряжением: .

ü Напряжение на индуктивности и на емкости равны и в Q раз превышают приложенное напряжение:

. (3.49)

Величина Q принято называть добротностью контура и показывает во сколько раз напряжение на реактивном (индуктивном или емкостном) элементе превышает напряжение на входе схемы в резонансном режиме. В радиотехнических устройствах Q может достигать 300 и более.

Для добротности контура можно записать также следующие соотношения:

, (3.50)

где ρ – волновое (характеристическое) сопротивление контура:

. (3.51)

Угловая частота͵ при которой наступает резонанс, принято называть резонансной угловой частотой:

. (3.52)

А частота͵ при которой возникает резонанс – соответственно резонансной частотой.

. (3.53)

Рассмотрим частотные характеристики последовательного контура, то есть характер изменения ёмкостного и индуктивного сопротивлений при изменении частоты питающего напряжения.

Графики этой зависимости приведены на рис. 3.20.

Емкостное сопротивление при увеличении частоты уменьшается от бесконечности до нуля по закону обратной пропорциональности.

Индуктивное сопротивление при увеличении частоты увеличивается от нуля до бесконечности прямо пропорционально ω.

Как видно из рисунка при увеличении частоты от 0 до реактивное сопротивление имеет емкостной характер и изменяется от до 0. Вследствие этого ток в цепи возрастает от 0 до , а угол сдвига фаз между напряжением и током изменяется от до 0. Дальнейшее увеличение частоты от до приводит к увеличению реактивного сопротивления X от 0 до , ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ будет иметь индуктивный характер.

В результате ток уменьшается от до 0, а угол φ возрастает от до 0. При этом напряжение изменяется пропорционально току.

Важно отметить, что максимум напряжения на конденсаторе имеет место при частоте немного ниже резонансной, а на индуктивности - при частоте немного выше резонансной. Это можно наблюдать по следующим формулам.

; (3.54)

; (3.55)

. (3.56)

Колебательный контур обладает ещё одним замечательным свойством – избирательностью.

Свойство контура выделять и усиливать сигналы определённой частоты и частот, близких к ней, принято называть избирательностью.

Для оценки избирательных свойств цепи вводят условное понятие ширины резонансной кривой или полосой пропускания контура, которую определяют как разность верхней и нижней частот, в пределах которых величина мощности в резисторе R составляет не менее 50% от мощности при резонансе:

На рис. 3.21 приведена резонансная кривая контура. Из рисунка видно, что чем выше добротность, тем ýже полоса пропускания контура.

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Вопрос №2. Параллельное соединение приемников в однофазных цепях (10 мин.)