Risonanza parallela in un circuito in corrente alternata: significato fisico e applicazione, formule e metodi di calcolo

Il fenomeno fisico della risonanza parallela è ampiamente utilizzato nell'elettronica radio. Per costruire circuiti oscillatori costituiti da resistenze attive e reattive, un circuito dovrebbe essere assemblato da resistenza, capacità e induttanza. Per fare ciò, è necessario comprendere lo scopo della risonanza, trovare la resistenza dei componenti radio, la sua principale applicazione nell'ingegneria radiofonica e le condizioni per il suo verificarsi.

Informazione Generale

La resistenza elettrica di un conduttore è la proprietà di trasportare una corrente elettrica. Per costruire e calcolare un circuito oscillatorio, devi sapere come trovare le resistenze attive e reattive. La resistenza per circuiti alimentati in corrente alternata (CCT) è dei seguenti tipi: attiva, reattiva e totale.

La resistenza attiva ® è una normale resistenza. Reattivo è costituito dai seguenti tipi di carico: induttivo e capacitivo. Induttivo (Xl) è la resistenza dell'induttore nel circuito CA e il capacitivo (Xc) è determinato dalla presenza di capacità nel circuito (condensatore).

Quando si sommano le resistenze attive e reattive, si ottiene la resistenza totale della sezione del circuito elettrico, che è indicata dalla lettera Z.

Resistenza attiva

La resistenza attiva nel CLT è la presenza di qualsiasi carico non reattivo. Può essere calcolato nei seguenti modi: misurando il valore della resistenza e mediante metodo di calcolo. Per misurare R, viene utilizzato un dispositivo chiamato ohmmetro. L'ohmmetro fa parte degli strumenti combinati per la misura di grandezze elettriche, che sono chiamati multimetri. È collegato in parallelo al carico e il circuito elettrico deve essere spento per eseguire le misurazioni, poiché la presenza di corrente causerà il guasto del dispositivo.

C'è un altro metodo, che viene calcolato, ma richiede conoscenze nel campo della fisica. Nel calcolo del valore R devono essere effettuate misurazioni di corrente e tensione, o meglio, i loro valori di ampiezza (Um e Im, rispettivamente). Questo può essere fatto utilizzando dispositivi appropriati.

Un voltmetro viene utilizzato per misurare la tensione e la corrente può essere misurata utilizzando un amperometro. Inoltre, questi dispositivi misurano solo i valori effettivi di tensione (Ud) e corrente (Id). Per calcolare i valori di ampiezza, utilizzare le seguenti formule:

1. Um = Ud * sqrt (2).
2. Im = Id * sqrt (2).

Per calcolare R, che si trova utilizzando la legge di Ohm per la sezione del circuito (Im = Um / R): R = Um / Im. Utilizzando i rapporti delle dipendenze dei valori di ampiezza su quelli effettivi, è possibile calcolare R: R = Ud * sqrt (2) / Id * sqrt (2) = Ud / Id. In pratica, viene utilizzato un metodo per misurare la resistenza con un ohmmetro.

Altri tipi di carichi

Se c'è un induttore nel CPT, appare Xl, che deve solo essere calcolato. La reattanza induttiva viene calcolata utilizzando la formula, che richiede la frequenza ciclica (w) e l'induttanza della bobina (L): Xl = w * L.

Frequenza ciclica calcolato con la seguente formula, per la quale è sufficiente conoscere la frequenza della corrente alternata (f) e il numero di PI (3,1416): w = 2 * 3,1416 * f. L'induttanza della bobina viene calcolata in base ai valori del diametro della bobina (D in mm), del numero di spire (n) e della lunghezza dell'avvolgimento (l): L = (sqr (D / 10) * sqr (n) ) / (4,5 * D + 10 * l). Se sostituiamo tutti i rapporti nella formula per il calcolo della resistenza induttiva, risulta: Xl = 2 * 3,1416 * f * (sqr (D / 10) * sqr (n)) / (4,5 * D + 10 * l) .

Se nel CPT è presente un condensatore con una capacità C, viene aggiunta anche una resistenza capacitiva - Xl, che viene calcolata utilizzando la seguente formula: Xc = 1 / (w * C) = 1 / (2 * 3,1416 * f * C). La resistenza totale nel CCT è indicata dalla lettera Z ed è calcolata con la formula: Z = sqrt [sqr® + sqr (Xc - Xl)]. Se sostituiamo nella formula della resistenza totale i rapporti con cui si trovano R, Xl e Xc, otteniamo il seguente formula: Z = sqrt [sqr (Ud / Id) + sqr ((1 / (2 * 3,1416 * f * C)) - (2 * 3,1416 * f * (sqr (D / 10) * sqr (n)) / (4,5 * D + 10 *l))]. Per semplificare il calcolo, i valori R, Xc e Xl possono essere calcolati separatamente.

Capire la risonanza

La risonanza in un circuito a corrente alternata si verifica quando si forma una frequenza di risonanza, alla quale alcune resistenze si annullano a vicenda. I principali segni di risonanza sono:

1. Corrispondenza di fase di U e I nel circuito.
2. I valori di attivo e impedenza sono gli stessi: Z = R.
3. L'amperaggio è massimo.
4. La diminuzione del valore di U di R è uguale a U, che viene applicata al circuito LC.
5. L'uguaglianza delle gocce U su induttanza e capacità, nonché l'opposto in fase e più della tensione applicata, è soddisfatta: Ul> U, Ul = I * Xl = I * Xc e U = I * R.

In quest'ultimo caso, il guadagno di tensione viene calcolato come segue: Ku = Ul / U = sqrt (L / C) / R = p / R. Questo fattore è chiamato fattore di qualità del circuito ed è indicato dalla lettera Q. L'impedenza caratteristica del circuito è indicata con p, che è calcolata dalla formula: p = sqrt (L / C).

Ci sono due tipi di risonanza nel CLT: seriale e parallela. Per la risonanza in serie, la resistenza minima e la fase zero sono i prerequisiti. Viene utilizzato principalmente in circuiti con componenti reattivi L e C. Con il tipo parallelo di risonanza, la capacità e le resistenze induttive sono uguali, che si annullano a vicenda. Questo tipo di connessione deve essere sempre uguale al valore calcolato. È ampiamente utilizzato grazie alla sua impedenza minima netta. L'impedenza è l'impedenza in un circuito di corrente alternata, che è indicata da Z.

Un circuito è un circuito in cui sono collegati in parallelo o in serie i seguenti elementi: un resistore, un'induttanza e un condensatore.

Questo circuito forma un oscillatore per la corrente armonica. La presenza di resistenza nel circuito porta all'attenuazione e riduce la frequenza di picco di risonanza.

I circuiti oscillatori sono utilizzati in tutta l'elettronica di potenza. Un esempio di questo è un trasformatore di potenza. Inoltre, il circuito viene utilizzato per sintonizzare i televisori, abbinare le antenne. Può essere utilizzato come filtri passa-banda e notch, utilizzati nei sensori per distribuire le frequenze basse e alte. L'effetto di risonanza è utilizzato anche in medicina per la terapia microcorrente e per la diagnostica della biorisonanza.

Casi per corrente e tensione

In elettronica, viene utilizzata la risonanza di tensioni e correnti. Differiscono l'uno dall'altro e si applicano in determinati casi. La risonanza di tensione si verifica quando collegata in serie in un circuito RLC (schema 1):

Schema 1 - Collegamento in serie di elementi.

La condizione principale per il verificarsi della risonanza è l'uguaglianza delle frequenze della fonte di alimentazione e del circuito oscillante. Inoltre, Xc = Xl, sono valori opposti (in segno) e uguali a 0. Le tensioni Uc e Ul sono opposte in fase e si annullano, quindi Z = R. Di conseguenza, si verifica un aumento della corrente, poiché con una diminuzione della resistenza secondo la legge di Ohm, si verifica un aumento di I. Non solo I cresce, ma anche i valori U sugli elementi del circuito. Alla risonanza, le tensioni ai capi del condensatore e dell'induttore possono essere superiori alla tensione di alimentazione.

All'aumentare della frequenza, il valore di Xl aumenta e Xc diminuisce. Quando le frequenze di risonanza e di alimentazione sono uguali, il valore di Z diminuirà. La frequenza di risonanza si trova con la formula: w = sqrt (1 / (L * C)). La risonanza nel CLT dipende dai seguenti valori: la frequenza dell'alimentatore - f, parametri L e C. L'energia elettrica viene scambiata tra la bobina e il condensatore attraverso una fonte di alimentazione.

La risonanza delle correnti in un circuito a corrente alternata si verifica quando i carichi attivi e reattivi sono collegati in parallelo. Il diagramma 2 mostra un circuito parallelo:

Schema 2 - Collegamento in parallelo nel circuito RLC.

In questo caso, la risonanza si verifica quando le frequenze dell'alimentatore e la frequenza di risonanza sono uguali, così come la conduttività del condensatore (Bc) e la bobina (Bl) sono uguali. La conduttività è il reciproco della resistenza. All'aumentare della frequenza dell'alimentatore, l'impedenza aumenta, a cui la corrente diminuisce. Di conseguenza, la corrente diminuisce ed è uguale al componente attivo. Per determinare la frequenza di risonanza, dovresti usare l'algoritmo per trovare questo valore:

1. Conducibilità specifica per resistore, induttore e condensatore: G = 1 / R, Bl = 1 / (w * L) e Bc = w * C, rispettivamente.
2. 1 / (p * L) = w * C.
3. La frequenza di risonanza viene calcolata utilizzando la formula: w = sqrt (1 / (L * C)).

Il fenomeno della risonanza può portare al guasto di elementi del circuito, dispositivi o dispositivi. Per evitare ciò, è necessario eseguire calcoli accurati dei circuiti oscillatori.

Calcolo del contorno parallelo

È necessario realizzare un circuito parallelo, la cui frequenza di risonanza è di 1,5 MHz. Per la sua fabbricazione, è necessario eseguire un calcolo, in base al quale sarà possibile eseguirlo. Il contorno dovrebbe essere calcolato con precisione, poiché qualsiasi imprecisione può portare a conseguenze negative. Il compito principale è calcolare l'induttanza e la capacità della bobina richieste. Il calcolo viene effettuato secondoil seguente algoritmo:

1. Calcola l'induttanza richiesta in μH a una data capacità e frequenza: L = sqr (159,12 / f) / C.
2. Calcola il numero di spire (n) e il diametro dello scheletro (d in mm) della bobina: n = 32 * sqrt (L / d).

Sia C = 2000 pF, quindi L = sqr (159,12 / 2) / 2000 = 5,6 μH. Il numero di spire per una bobina con d = 3 mm: n = 32 * sqr (5.6 / 3) = 112.

Questo metodo è approssimativo, poiché lo spazio tra le spire della bobina non viene preso in considerazione. I radioamatori usano spesso bobine già pronte con una lunghezza di 15 mm con un diametro di d = 3 mm. Puoi calcolare usando un'altra formula: n = 8,5 * sqrt (L) = 8,5 * 2,3664 = 21.

Pertanto, il fenomeno della risonanza viene utilizzato nella costruzione di varie apparecchiature radio e richiede eseguire calcoli corretti, poiché anche con errori minori è costoso particolari.