1109144779

2. Rezonans w obwodzie elektrycznym - rodzaje, własności obwodu, podstawowe charakterystyki częstotliwościowe

Rezonans - stan układu fizycznego, w którym pulsacja drgań wymuszonych jest równa pulsacji drgań swobodnych rozpatrywanego układu.

W odniesieniu do obwodów elektrycznych powyższy warunek rezonansu implikuje następujące równoważne warunki:

•    kąt przesunięcia fazowego między napięciem a prądem zasilania jest równy zeru,

•    reaktancja wypadkowa jest równa zeru,

•    susceptancja wypadkowa jest równa zeru.

Nie są to jednak warunki wystarczające. Obwód zawierający tylko rezystory zawsze spełnia te warunki, ale rezonans w nim nie zachodzi. Rezonans może zajść tylko wtedy, gdy w danym obwodzie istnieje możliwość wzbudzenia drgań swobodnych, a to jest możliwe tylko w obwodach zawierających co najmniej jedną cewkę i co najmniej jeden kondensator.

Rezonans jest stanem obwodu, w którym do obwodu dostarczana jest ze źródła tylko taka ilość energii, jaka jest niezbędna do uzupełnienia strat rozproszeniowych (dyssypacyjnych). W obwodzie następuje cykliczna przemiana energii pola magnetycznego (gromadzonej w elementach indukcyjnych) w energię pola elektrycznego (gromadzoną w elementach pojemnościowych) i na odwrót, bez zwrotu tej energii do źródła.

Oprócz dwóch podstawowych rodzajów rezonansu (szeregowy i równoległy-a i b) wyróżniamy:

S Rezonans w obwodzie dwugałęziowym S Rezonans w obwodach sprzężonych

U

a) Rezonans napięć (rezonans szeregowy):

Rys. 2.1. Szeregowy obwód RLC

Rys. 2.2. Wykres wskazowy szeregowego obwodu RLC w stanie rezonansu

•    występuje w obwodzie szeregowym RLC;

•    charakteryzuje się równością bezwzględnej wartości reaktancji indukcyjnej X_L i pojemnościowej X_c:

X_L=-X_C ,_CJyii;    =

•    suma napięć na cewce i na kondensatorze jest równa 0;

•    dobroć obwodu Q określa ile razy napięcie na części indukcyjnej lub napięcie na części pojemnościowej jest większe od napięcia na zaciskach obwodu. Jeżeli R jest małe, dobroć Q jest duża, występują wtedy przepięcia;

•    w stanie rezonansu napięć prąd w obwodzie może osiągać bardzo duże wartości, gdyż przy małej rezystancji R źródło pracuje w stanie zwarcia.

5