- •Кафедра электротехники и электрических машин
- •2.1. Основные понятия
- •2.2. Формы представления синусоидальных величин. Комплексные числа
- •2.3. Пассивные элементы r, l, c в цепи синусоидального тока
- •2.3.2. Идеальный ёмкостный элемент (иеэ)
- •2.3.3. Идеальный индуктивный элемент (ииэ)
- •2.4. Комплексный (символический) метод расчета
- •Алгоритм комплексного метода
- •2.5. Мощность синусоидального тока
- •Полная мощность у источников:
- •Полная мощность у приемников:
- •5.1. Резонансные явления и частотные характеристики Основные понятия
- •Если считать элементы идеальными, то
- •5.1.1. Резонанс напряжений
- •5.1.2. Резонанс токов
- •Применение
Полная мощность у приемников:
,
причем знаки расставляются противоположно мощности у источников.
Баланс мощностей– алгебраическая сумма комплексных мощностей активных элементов в схеме равна сумме комплексных мощностей всех пассивных элементов:
,
где – напряжение наm- ом источнике тока.
Активную мощность измеряют с помощью электродинамического ваттметра:
Выбранные направления и токаİдолжны быть одинаковыми относительно одноименных зажимов, обозначенных точкой или звездочкой на схеме и на приборе - ваттметре.
При этом
.
5.1. Резонансные явления и частотные характеристики Основные понятия
Под резонансным режимомпассивного двухполюсника понимают режим, при котором напряжение и ток на его входе совпадают по фазе.
Условием резонансаявляется равенство нулю реактивного сопротивленияXили реактивной проводимостиBцепи, что предполагает наличие в цепи реактивных элементов различного характера (индуктивного и емкостного). В разветвленных цепях, где количество реактивных элементов N>3, возможны несколько резонансных режимов.
Резонансный режим логично достичь либо изменением параметров элементов цепи, либо изменением частоты приложенного к цепи напряжения, либо сочетанием этих двух факторов.
Резонансный режим в цепи с последовательным соединением участков, содержащих реактивные элементы различного характера, носит название резонанс напряжений. Признаком резонанса напряжения является равенство реактивных составляющих напряжений на последовательно включенных реактивных элементах различного характера.
Резонансный режим с параллельным соединением таких участков называется резонансом токов. Характерным признаком резонанса токов является равенство реактивных составляющих токов в параллельных ветвях, содержащих реактивные элементы различного характера.
; резонанс; .
Каковы показания вольтметров и амперметров?
Если считать элементы идеальными, то
UpV2=50 В; UpV3= UpV4=500 В и IpA=0.
Частотные характеристики– зависимость от частоты параметров цепи.
Резонансные кривые– зависимость действующих и амплитудных значений напряжений и токов от частоты или параметров цепи.
Вид резонансных кривых определяется видом частотных характеристик.
Рассмотрим наиболее часто возникающие резонансные режимы.
5.1.1. Резонанс напряжений
Резонансный режим в цепи с последовательным соединением участков, содержащих реактивные элементы различного характера, носит название резонанс напряжений. Признаком резонанса напряжения является равенство реактивных составляющих напряжений на последовательно включенных реактивных элементах различного характера.
; ;
; ; ;
; .
Условие резонанса:
;
.
Признаки резонанса:
;
;;
;;;
;
.
–добротностьпоследовательного контура. Показывает, во сколько раз при резонансе напряжения на реактивных элементах контура превышает напряжение на входе цепи.
,
где - собственная (резонансная) частота контура.
Сопротивление индуктивного и емкостного элемента при резонансе называется характеристическим (волновым) сопротивлением последовательного RLC контура:
[Ом].
Тогда .
Величина обратная добротности – затухание контура:
.
Резонансные кривые – зависимости действующих и амплитудных значений напряжений и токов от частоты или параметров цепи: при U = const.
Полоса пропускания контура– диапазон частот=в-н, на границах которого справедливо условие:
,
где b,h– верхняя и нижняя границы полосы пропускания.
Очевидно, чем больше добротность контура, тем острее резонансная кривая, тем уже полоса пропускания, тем лучше избирательность контура, то есть способность пропустить сигнал одной частоты и не пропускать остальное.
Можно показать, что
.
Относительная расстройка частоты– это отношение полосы пропускания к резонансной. Относительная расстройка частоты равна затуханию контура:
.
Частотные характеристики – зависимости от частоты параметров цепи – :
; .
Частотные характеристики можно получить расчетным или опытным путем. При снятии ЧХ опытным путем на вход двухполюсника подают напряжение, частоту которого изменяют в широких пределах и по результатам измерений рассчитывают Zвx, Rвx, Xвx. Для несложных схем частотные характеристики можно получить из простых физических соображений:
если , то
Двухполюсник, составленный только из реактивных элементов – реактивный двухполюсник.