전압 공진

AC 회로가 직렬로 연결된 경우 인덕터 그리고 콘덴서그런 다음 자체 방식으로 회로에 공급하는 발전기와 전류와 전압 사이의 위상 연결에 영향을 미칩니다.

인덕터는 전류가 전압보다 1/4 주기 지연되는 위상 편이를 도입하는 반면 커패시터는 반대로 회로의 전압이 전류보다 1/4 주기 지연되도록 합니다. 따라서 회로에서 전류와 전압 사이의 위상 편이에 대한 유도 저항의 효과는 용량 저항의 효과와 반대입니다.

이것은 회로에서 전류와 전압 사이의 총 위상 편이가 유도 저항과 용량 저항 값의 비율에 따라 달라진다는 사실로 이어집니다.

회로의 용량 성 저항 값이 유도 성 저항 값보다 크면 회로는 본질적으로 용량 성입니다. 즉, 전압이 전류 위상보다 뒤떨어집니다. 반대로 회로의 유도 저항이 용량 성 저항보다 크면 전압이 전류를 리드하므로 회로는 유도 성입니다.

우리가 고려하고 있는 회로의 총 리액턴스 Xtot는 코일 XL의 유도 저항과 커패시터 XC의 용량 저항을 더하여 결정됩니다.

그러나 회로에서 이러한 저항의 작용은 반대이므로 그 중 하나, 즉 Xc에는 마이너스 부호가 지정되고 총 리액턴스는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

이 회로에 적용 옴의 법칙, 우리는 얻는다:

이 공식은 다음과 같이 변환될 수 있습니다.

결과 방정식에서 AzxL - 회로의 유도 저항을 극복하는 회로의 총 전압 구성 요소의 유효 값 AzNSC - 회로의 총 전압 구성 요소의 유효 값 용량 저항을 극복하십시오.

따라서 코일과 커패시터의 직렬 연결로 구성된 회로의 총 전압은 두 항으로 구성된 것으로 간주할 수 있으며 그 값은 유도 저항 및 용량 저항 값에 따라 달라집니다. 회로.

우리는 그러한 회로에 능동 저항이 없다고 믿었습니다. 그러나 회로의 활성 저항이 더 이상 무시할 수 없을 정도로 작지 않은 경우 회로의 총 저항은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 R은 회로의 총 활성 저항, XL -NSC - 총 리액턴스입니다. 옴의 법칙 공식으로 이동하면 다음과 같이 작성할 권리가 있습니다.

AC 전압 공진

직렬로 연결된 유도 및 용량 저항은 별도로 회로에 포함된 경우보다 AC 회로에서 전류와 전압 사이의 위상 변이가 적습니다.

즉, 회로에서 서로 다른 성질의 이 두 가지 반응이 동시에 작용하여 위상 편이의 보상(상호 파괴)이 발생합니다.

전액 보상, 즉. 이러한 회로에서 전류와 전압 사이의 위상 편이를 완전히 제거하는 것은 유도 저항이 회로의 용량 저항과 같을 때, 즉 XL = XC 또는 동일한 경우 ωL = 1 / ωC일 때 발생합니다.

이 경우 회로는 순전히 활성 저항으로 작동합니다. 즉, 코일이나 커패시터가 없는 것처럼 작동합니다. 이 저항의 값은 코일과 연결 와이어의 활성 저항의 합에 의해 결정됩니다. 어느 유효 전류 회로에서 가장 크며 옴의 법칙 공식에 의해 결정됩니다. I = U / R여기서 Z는 이제 R로 대체됩니다.

동시에 코일 UL = AzxL 및 커패시터 Uc = AzNSCC에 작용하는 전압은 동일하고 가능한 한 커집니다. 회로의 낮은 활성 저항으로 인해 이러한 전압은 회로 단자의 총 전압 U를 여러 번 초과할 수 있습니다. 이 흥미로운 현상을 전기 공학에서 전압 공명이라고 합니다.

무화과에서. 그림 1은 회로의 공진 전압에서 전압, 전류 및 전력 곡선을 보여줍니다.

전압 공진 시 전압 전류 및 전력 그래프

저항 XL 및 C는 전류의 주파수에 따라 달라지는 변수이며 주파수를 최소한 약간 변경하는 것이 좋습니다. 예를 들어 XL = ωL로 증가하면 증가하고 XSC = = 1이 됩니다. / ωC가 감소하여 회로의 전압 공진이 즉시 교란되는 반면 활성 저항과 함께 리액턴스가 회로에 나타납니다. 회로의 인덕턴스 또는 커패시턴스 값을 변경해도 마찬가지입니다.

전압 공진을 사용하면 전류 소스의 전력은 회로의 활성 저항을 극복하는 것, 즉 와이어를 가열하는 데에만 소비됩니다.

실제로 단일 유도 코일이 있는 회로에서는 에너지 변동이 발생합니다. 발전기에서 주기적인 에너지 전달 자기장 코일. 커패시터가 있는 회로에서도 같은 일이 발생하지만 커패시터의 전기장의 에너지 때문에 발생합니다. 전압 공진(ХL = XС)에서 커패시터와 인덕터가 있는 회로에서 에너지는 일단 회로에 의해 저장되면 주기적으로 코일에서 커패시터로 또는 그 반대로 전달되며 활성 저항을 극복하는 데 필요한 에너지 소비만 회로는 전류원의 몫에 해당합니다. 따라서 거의 발전기의 참여없이 커패시터와 코일 사이에서 에너지 교환이 발생합니다.

코일의 자기장의 에너지가 커패시터의 전기장의 에너지와 어떻게 같지 않은지, 그리고 이러한 필드 사이의 에너지 교환 과정에서 과도한 에너지가 발생하는 값으로 전압 공진을 깨기만 하면 됩니다. 주기적으로 회로의 소스에서 흘러 나와 회로의 소스로 다시 피드백됩니다.

이 현상은 시계 장치에서 일어나는 것과 매우 유사합니다. 시계의 진자는 움직임을 늦추는 마찰력이 없다면 용수철(또는 시계 보행기의 추) 없이도 계속해서 진동할 수 있을 것입니다.

스프링은 에너지의 일부를 적절한 순간에 진자에 전달함으로써 마찰력을 극복하는 데 도움을 주어 진동의 연속성을 달성합니다.

마찬가지로 전기 회로에서 공진이 발생하면 전류 소스는 회로의 활성 저항을 극복하기 위해서만 에너지를 소비하므로 진동 프로세스를 지원합니다.

따라서 우리는 특정 조건 XL = XС에서 발전기와 직렬 연결된 인덕터 및 커패시터로 구성된 교류 회로가 발진 시스템... 이 회로의 이름을 발진 회로로 명명했습니다.

방정식 XL = XС에서 전압 공진 현상이 발생하는 발전기의 주파수 값을 결정할 수 있습니다.

전압 공진이 발생하는 회로의 커패시턴스와 인덕턴스를 의미합니다.

따라서 이 세 가지 값(eres, L 및 C) 중 하나를 변경하면 회로에서 전압 공진을 일으킬 수 있습니다. 즉, 회로를 진동 회로로 전환할 수 있습니다.

전압 공진의 유용한 응용 예: 수신기의 입력 회로는 전압 공진이 발생하는 방식으로 가변 커패시터(또는 변동계)에 의해 조정됩니다. 이것은 안테나에 의해 생성된 회로 전압에 비해 정상적인 수신기 작동에 필요한 코일 전압을 크게 증가시킵니다.

전기 공학에서 전압 공진 현상의 유용한 사용과 함께 전압 공진이 유해한 경우가 종종 있습니다.전압에 비해 회로의 개별 섹션(코일 또는 커패시터)에서 전압이 크게 증가합니다. 발전기의 개별 부품 및 측정 장치가 손상될 수 있습니다.