공진은 입력 저항(입력 컨덕턴스)이 실제인 유도성 및 용량성 요소를 포함하는 회로의 작동 모드입니다. 결과적으로 회로 입력의 전류는 입력 전압과 동위상이 됩니다.
직렬로 연결된 요소가 있는 회로의 공진
(전압 공진)
그림 1의 회로에 대해 우리는
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(1) |
 .
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(2) |
수량의 비율에 따라 세 가지 경우가 가능합니다.
1. 회로에서 인덕턴스가 지배적입니다. , 그리고 결과적으로,
이 모드는 그림 1의 벡터 다이어그램에 해당합니다. 2, 에이.
2. 회로에서 커패시턴스가 우세합니다. , 즉 . 이 경우는 그림 1의 벡터 다이어그램에 반영됩니다. 2, ㄴ.
3. - 전압 공진의 경우(그림 2, c).
전압 공진 조건
| . | (3) |
또한 (1)과 (2)로부터 다음과 같이 된다. 
.
전압 공진 또는 이에 가까운 모드에서는 회로의 전류가 급격히 증가합니다. 이론적인 경우 R=0에서 그 값은 무한대가 되는 경향이 있습니다. 전류의 증가에 따라 유도성 및 용량성 요소의 전압이 증가하며 이는 전원 전압보다 몇 배 더 높을 수 있습니다.
예를 들어 그림의 회로에서 보자. 1 . 그런 다음 , 그리고 그에 따라 .
공명현상 발견 유용한 응용실제로는 특히 무선 공학에서 그렇습니다. 그러나 자발적으로 발생하면 큰 과전압 및 과전류가 나타나 비상 상황이 발생할 수 있습니다.
공진의 물리적 본질은 인덕터의 자기장과 커패시터의 전기장 사이의 주기적인 에너지 교환에 있으며, 자기장 에너지의 합은 일정하게 유지됩니다.
회로에 유도성 및 용량성 요소가 여러 개 있으면 문제의 본질은 변하지 않습니다. 실제로 이 경우에는 
이고, L E 와 C E 의 등가값에 대해서는 관계식 (3)이 만족된다.
방정식 (3)의 분석에서 알 수 있듯이 공진 모드는 주파수뿐만 아니라 매개변수 L 및 C를 변경하여 달성할 수 있습니다. (3)을 바탕으로 공진 주파수에 대해 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
 .
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(4) |
공명 곡선주파수에 대한 전류와 전압의 의존성이라고합니다. 예를 들어, 그림에서. 도 3은 전형적인 I(f) 곡선을 도시한다. 그리고 그림의 회로에 대해 U=const에서 1
공진 회로의 중요한 특성은 다음과 같습니다. 품질 요소 Q는 입력 전압에 대한 유도성(용량성) 요소의 전압 비율에 의해 결정됩니다.
또는 (4)와 (5)를 고려하여 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
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(9) |
와 값의 비율에 따라 위에서 설명한 소자들의 직렬연결의 경우처럼 3가지 경우가 가능하다.
회로는 인덕턴스에 의해 지배됩니다. , 결과적으로 . 이 모드는 그림 1의 벡터 다이어그램에 해당합니다. 5, 에이.
회로는 커패시턴스에 의해 지배됩니다. , 즉 . 이 경우는 그림 1의 벡터 다이어그램으로 설명됩니다. 5B.
전류 공진의 경우(그림 5c).
현재 공명 조건 또는
| . | (10) |
또한 (8)과 (9)로부터 다음과 같이 된다. 
. 따라서 전류 공진의 경우 회로의 입력 컨덕턴스는 최소이고 반대로 입력 저항은 최대입니다. 특히, 그림 1에 회로가 없는 경우. 4 저항 R, 공진 모드의 입력 저항은 무한대 경향이 있습니다. 전류 공진에서 회로 입력의 전류는 최소화됩니다.
관계식 (3)과 (5)의 동일성은 두 경우 모두 공진 주파수가 관계식 (4)에 의해 결정된다는 것을 나타냅니다. 그러나 공진 회로에는 식 (4)를 사용해서는 안됩니다. 유도성 요소와 용량성 요소의 직렬 또는 병렬 연결이 있는 가장 간단한 회로에만 유효합니다.
결정할 때 공진 주파수임의 구성의 회로 또는 일반적으로 공진 모드의 회로 매개변수 비율은 회로의 입력 저항(입력 전도성)이 실제라는 조건을 기반으로 해야 합니다.
예를 들어, 그림 1의 회로에 대해 6 우리는
공명 모드에서 허수부는 0과 같아야 하므로 공명 조건은 다음과 같은 형식을 갖습니다.
,
여기서 특히 공진 주파수는 입니다.
복잡한 회로의 공진
복잡한 회로의 공진 조건 혼합 화합물입력 저항 또는 입력 컨덕턴스의 허수 부분이 0과 동일하게 구성된 여러 유도성 및 용량성 요소는 여러 실제 근에 관한 이 조건에 해당하는 방정식의 존재를 결정합니다. 이러한 회로는 여러 공진 주파수에 해당합니다.
공명 현상.인덕턴스와 커패시턴스를 포함하는 전기 회로는 인덕턴스에서 커패시턴스로 그리고 그 반대로 전달되는 전기 에너지의 진동 과정이 발생하는 진동 회로 역할을 할 수 있습니다. 이상적인 진동 회로에서는 이러한 진동이 감쇠되지 않습니다. 발진 회로를 소스에 연결할 때 교류소스의 각주파수? 각주파수와 같을 수 있나요? 0, 이로부터 전기 에너지가 회로에서 진동합니다. 이 경우 공진 현상이 발생합니까? 즉, 자유 진동의 주파수가 일치합니까? 0이 나타납니다. 물리적 시스템, 강제 진동의 빈도는 외부 힘에 의해 이 시스템에 전달됩니다.
전기 회로의 공진은 세 가지 방법으로 달성할 수 있습니다. 각주파수를 변경함으로써? 교류 소스, 인덕턴스 L 또는 커패시턴스 C. L과 C를 직렬로 연결할 때 공진이 구별됩니다. 전압 공진병렬로 연결되면 전류 공진이 발생합니다. 각주파수? 공명이 일어나는 0을 0이라고 한다. 공진 회로의 공진 또는 진동의 고유 주파수.
전압 공진. 전압 공진(그림 196, a)에서 유도성 리액턴스 X L은 용량성 리액턴스 X c와 같습니다.총 저항 Z는 활성 저항 R과 동일해집니다.
Z = ?(R 2 + [? 0 L - 1/(? 0 C)] 2) = R
이 경우 인덕턴스 U L과 커패시턴스 U c의 전압은 동일하고 역위상이므로(그림 196, b) 추가되면 서로 보상됩니다. 회로의 능동 저항 R이 작으면 회로의 리액턴스 때문에 회로의 전류가 급격히 증가합니다. X = X L -X 초 0과 같아집니다. 이 경우 전류 I는 전압 U와 위상이 같고 I=U/R입니다. 전압 공진 동안 회로의 전류가 급격히 증가하면 전압 U L 및 U c 가 동일하게 증가하며 그 값은 회로에 공급되는 소스의 전압 U보다 몇 배 더 높을 수 있습니다.
공진 조건이 발생하는 각주파수 τ0는 등식으로 결정됩니다. ? o L = 1/(?0C).
여기에서 우리는
? o = 1/?(LC) (74)
각주파수를 부드럽게 바꾸면? 소스에서 총 저항 Z는 먼저 감소하기 시작하고 전압 공진(at? o)에서 가장 낮은 값에 도달한 다음 증가합니다(그림 197, a). 이에 따라 회로의 전류 I가 먼저 증가하여 도달합니다. 가장 높은 가치공명에서 감소한다.
전류의 공명.인덕턴스와 커패시턴스가 병렬로 연결되면 전류 공진이 발생할 수 있습니다(그림 198, a). 이상적인 경우, 병렬 분기에 활성 저항이 없을 때(R 1 = R 2 = 0) 전류 공진의 조건은 인덕턴스와 커패시턴스를 포함하는 분기의 리액턴스가 동일합니다. 즉, ? o L = 1/(? o C). 활성 전도도 G = 0을 고려하는 경우 분기되지 않은 부분의 전류
공진 회로 I=U?(G 2 +(B L -B C) 2)= 0. 브랜치 I 1과 I 2의 전류 값은 동일하지만 (그림 198, b) 전류는 위상이 180 ° 이동합니다 (인덕턴스의 전류 IL은 전압 U에서 위상이 뒤떨어집니다) 90°만큼, 커패시턴스 I c의 전류는 90°에서 전압 U보다 앞서 있습니다. 결과적으로 이러한 공진 회로는 전류 I에 대해 무한히 큰 저항을 나타냅니다. 전기에너지소스에서 회로에 들어 가지 않습니다. 동시에 전류 IL 및 I c가 회로 내부에 흐릅니다. 즉, 회로 내에서 지속적인 에너지 교환 프로세스가 있습니다. 이 에너지는 인덕턴스에서 커패시턴스로 그리고 그 반대로 이동합니다.
식 (74)에서 다음과 같이 커패시턴스 C 또는 인덕턴스 L의 값을 변경하면 발진 주파수를 변경할 수 있습니까? 0 회로의 전기 에너지 및 전류, 즉 회로를 필요한 주파수로 조정합니다. 인덕턴스와 커패시턴스가 포함된 분기에 활성 저항이 없다면 이 에너지 진동 과정은 무한정 계속될 것입니다. 즉, 회로에서 감쇠되지 않은 에너지 및 전류 IL 및 I s의 진동이 발생합니다. 그러나 실제 인덕터와 커패시터는 항상 전기 에너지를 흡수합니다(코일에 활성 와이어 저항이 존재하고 다음과 같은 현상이 발생하기 때문).
유전체를 가열하는 바이어스 전류 커패시터에서) 따라서 전류가 공진하면 일부 전기 에너지가 소스에서 실제 회로로 들어가고 일부 전류 I는 회로의 분기되지 않은 부분을 통해 흐릅니다.
활성 저항 R 1 및 R 2를 포함하는 실제 공진 회로에서 공진 조건은 인덕턴스와 커패시턴스를 포함하는 가지의 반응 전도도 B L = B C가 동일합니다.
그림에서. 198, c 회로의 분기되지 않은 부분의 전류 I는 무효 전류 1 L과 I c가 동일하지만 위상이 반대이기 때문에 전압 U와 위상이 같습니다. 그 결과 벡터 합은 다음과 같습니다. 0과 같습니다.
고려 중인 병렬 회로의 주파수가 변경되면 어떻게 되나요? 교류 소스에 대해 회로의 전체 저항이 증가하기 시작하고 공진에서 가장 높은 값에 도달한 다음 감소합니다(그림 197, b 참조). 이에 따라 전류 I는 감소하기 시작하고 공진에서 가장 낮은 값 I min = I a에 도달한 다음 증가합니다.
능동 저항을 포함하는 실제 진동 회로에서는 각 전류 변동에 에너지 손실이 수반됩니다. 결과적으로 회로에 전달된 에너지는 매우 빠르게 소비되고 전류 변동은 점차 사라집니다. 감쇠되지 않은 진동을 얻으려면 능동 저항의 에너지 손실을 지속적으로 보충해야 합니다. 즉, 이러한 회로는 적절한 주파수의 교류 소스에 연결되어야 합니까? 0 .
전압 및 전류 공진 현상과 진동 회로무선 엔지니어링 및 고주파수 설치 분야에서 매우 폭넓게 적용되었습니다. 발진 회로를 사용하여 다양한 무선 장치 및 고주파 발생기에서 고주파 전류를 얻습니다. 발진 회로는 모든 라디오 수신기의 가장 중요한 요소입니다. 이는 선택성을 보장합니다. 즉, 특정 라디오 방송국의 신호와 다른 라디오 방송국에서 전송되는 서로 다른 파장(즉, 서로 다른 주파수)의 무선 신호를 구별하는 기능을 보장합니다.
자연 전류 '병렬 공진'으로 잘 알려진 전류 공진은 병렬형 발진 회로와 전압이 존재하는 조건에서 발생하는 과정 또는 현상입니다.
이 경우 전압원의 주파수는 회로의 유사한 공진 특성과 일치해야 합니다.
전류 공진은 전체 전류 표시기가 위상 매개변수에서 전압 레벨과 일치하고 무효 값이 0이고 회로가 독점적으로 유효 전력을 소비하는 특별한 유형의 회로 조건입니다.
이 옵션은 주로 가변 전류 값을 갖는 회로에 일반적이며 긍정적인 특성뿐만 아니라 설계 과정에서 고려해야 하는 완전히 바람직하지 않은 품질도 있습니다.
포지티브 공명 작용은 무선 엔지니어링, 자동화 및 유선 전화 분야에서 나타나는 현상입니다. 전압 공진은 과전압으로 인해 발생하는 바람직하지 않은 현상의 범주에 속합니다. 이 경우 양호한 전기 회로는 다음 값으로 간주됩니다.
전류 공진 달성은 필요한 유도 또는 용량 값, 공급 네트워크의 빈도 지표.
전류 공진은 주어진 전원 주파수 조건에서 전기 회로의 매개 변수를 선택하고 역 표시기를 선택하여 얻습니다.
전류 공진 적용
오늘날 널리 요구되는 공진 전류를 적극적으로 적용하는 주요 영역은 다음과 같습니다.
- 특정 유형의 전류가 흐르는 일부 유형의 필터 시스템 주파수 매개변수상당한 저항 지표가 있습니다.
- 라디오 방송국의 특정 지점을 겨냥한 신호를 강조하는 수신기 형태의 무선 장비. 전류에 대한 상당한 저항을 제공하면 최대 주파수에서 루프 전압이 감소합니다.
- 비동기 모터, 특히 부분 부하 조건에서 작동하는 모터;
- 고정밀 전기 용접 설비;
- 전자 발전기 장치 내부의 진동 회로;
- 고주파 경화를 특징으로 하는 장치;
- 발전기 부하 표시기 감소. 이러한 조건에서는 1차 권선이 있는 수신 변압기에 발진 회로가 만들어집니다.
회로도
특히 현대 산업용 유도 보일러 장비 생산에는 진동 회로 또는 전류 공진이 사용되는 경우가 많아 시동 효율 지표를 크게 향상시킬 수 있습니다.
현재 공진 조건에서 작동하는 표준 발진 회로는 현대 전자 발전기의 가장 중요한 구성 요소 중 하나로 널리 사용됩니다.
전류 공진의 원리
전류 공진은 병렬 코일, 저항기 및 커패시터 연결이 있는 전기 회로 내부에서 관찰됩니다. 표준 전류 공진의 기본 작동 원리는 일반인이 이해하기에는 그리 어렵지 않습니다.
- 전원 공급 장치를 켜면 커패시터 내부의 전하가 공칭 소스 전압으로 축적됩니다.
- 회로를 회로로 닫은 후 전원을 끄면 방전을 장치의 코일 부분으로 전달하는 과정이 수반됩니다.
- 코일을 통과하는 전류 판독값으로 인해 발생 자기장전류와 반대 방향으로 자기 유도 기전력이 생성됩니다.
- 전류 표시기의 최대 값은 완전한 커패시터 방전 단계에서 달성됩니다.
- 축적된 에너지 용량의 전체 부피는 쉽게 자기 유도장으로 변환됩니다.
- 코일 자기 유도는 하전 입자의 정지를 유발하지 않으며 다른 유형의 극성으로 반복되는 충전 단계는 커패시터 역류가 없기 때문입니다.
병렬 회로의 공진(전류 공진)
이 사이클의 결과는 전체 코일 필드가 커패시터 전하로 반복적으로 변환되는 것입니다. 표준 공진 주파수를 결정하는 것은 전압 공진 계산과 유사합니다.
현재 내부 활성 구성 요소 R은 진동 과정의 점진적인 붕괴를 유발하여 전류 공진을 유발합니다.
교류 회로의 전류 공진
직렬, 병렬 또는 혼합 유형의 요소 연결을 사용하는 전기 회로 내부의 전류 흐름으로 인해 다양한 모드작동.따라서 전기 회로의 공진은 유도성 및 용량성 요소를 포함하는 섹션의 모드이며 전류 값과 전압 값 사이의 위상 변이 각도는 0입니다.
병렬로 연결된 커패시터와 코일 부분에서는 동일한 리액턴스가 관찰되어 공진이 발생합니다.
코일 부분과 커패시터는 능동 저항이 전혀 없다는 특징이 있으며 리액턴스가 동일하면 전기 회로의 분기되지 않은 부분 내부에 총 전류 표시기가 표시되고 큰 전류 값이 표시된다는 점도 고려해야 합니다. 가지가 0입니다.
조건에서 병렬 연결유도 코일과 커패시터는 발진 회로를 생성하는데, 이는 회로에 연결되지 않은 발진 발생기가 존재하여 시스템을 닫는다는 점에서 구별됩니다.
인가된 전압의 주파수가 공진 주파수에 가까워지면 병렬 연결된 커패시터와 기존 유도 코일에 전원을 공급하는 데 사용되는 외부 회로의 전류 값의 진폭이 급격히 감소하는 현상을 호출합니다. 전류 또는 병렬 공진.
공진회로 계산
전류 공진으로 나타나는 현상은 공진 회로에 대한 매우 유능하고 신중한 계산이 필요하다는 점을 기억해야 합니다. 병렬 연결이 있는 경우 올바르고 정확한 계산을 수행하는 것이 특히 중요합니다. 이렇게 하면 시스템 내에서 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다. 계산이 정확하려면 전원 표시기를 결정해야 합니다. 전기 네트워크. 공진 회로 조건에서 소비되는 평균 표준 전력은 RMS 전류 및 전압으로 표현될 수 있습니다.
공진 조건에서 표준 역률은 1이며 계산 공식은 다음과 같습니다.
계산식
공진 조건에서 제로 임피던스를 정확하게 결정하려면 다음 표준 공식을 사용해야 합니다.
공명 곡선
진동 주파수의 공진은 다음 공식으로 근사화됩니다.
진동 회로의 공명
공식에서 가장 정확한 데이터를 얻으려면 계산 과정에서 얻은 모든 값을 반올림하지 않는 것이 좋습니다. 일부 물리학자는 활성 전류량의 벡터 다이어그램 방법에 따라 공진 회로의 값을 계산합니다. 이 경우 유능한 계산과 올바른 설정장치는 교류 조건에서 상당한 절약을 보장합니다.
공진 회로는 주로 다른 신호를 필터링한 결과 원하는 주파수에서 신호를 분리하는 데 사용되므로 독립적인 회로 계산은 매우 정확해야 합니다.
결론
물리학에서 전류량의 공진은 자연 현상이며, 이는 자연 및 외부 교란 주파수 지표의 일치로 인해 시스템 내 진동 진폭의 급격한 증가를 동반합니다.
비슷한 현상의 변형이 특징입니다. 전기 회로능동, 유도 및 용량성 부하로 표시되는 요소가 있습니다. 따라서 전류 공진은 다음 중 하나입니다. 가장 중요한 매개변수, 현재 산업용 전기 공급 및 무선 통신을 포함한 다양한 현대 산업에서 널리 사용되고 있습니다.
전류 및 전압 공진 현상은 유도 용량 성 회로에서 관찰됩니다. 이 현상은 무선 전자 장치에 적용되어 수신기를 특정 파장으로 조정하는 주요 방법이 되었습니다. 불행하게도 공진은 전기 장비와 케이블 라인을 손상시킬 수 있습니다. 물리학에서 공명은 여러 시스템의 주파수가 일치하는 것입니다. 전압과 전류의 공진이 무엇인지, 그것이 갖는 의미는 무엇인지, 전기공학에서는 어디에 사용되는지 살펴보겠습니다.
인덕턴스 및 커패시턴스 리액턴스
인덕턴스는 신체가 자기장에 에너지를 축적하는 능력입니다. 전류와 전압 사이의 위상 지연이 특징입니다. 일반적인 유도 요소로는 초크, 코일, 변압기, 전기 모터가 있습니다.
정전 용량은 다음을 사용하여 에너지를 저장하는 요소를 나타냅니다. 전기장. 용량성 소자는 전압과 전류 사이의 위상 지연이 특징입니다. 용량성 요소: 커패시터, 바리캡.
주요 속성이 제공되며 이 기사의 범위 내에서 뉘앙스는 고려되지 않습니다.
나열된 요소 외에도 길이에 따라 분포된 전기 케이블과 같은 다른 요소에도 특정 인덕턴스와 커패시턴스가 있습니다.
교류 회로의 커패시턴스와 인덕턴스
체인에 있는 경우 직류일반적인 의미에서 커패시턴스는 회로의 열린 부분을 나타내고 인덕턴스는 도체이며, 교대로 커패시터와 코일은 저항의 반응성 아날로그입니다.
인덕터의 리액턴스는 다음 공식에 의해 결정됩니다.
벡터 다이어그램:
커패시터 리액턴스:
여기서 w는 각주파수, f는 정현파 전류 회로의 주파수, L은 인덕턴스, C는 커패시턴스입니다.
벡터 다이어그램:
직렬로 연결된 반응 요소를 계산할 때 다음 공식이 사용된다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
용량 성 구성 요소는 빼기 기호로 표시됩니다. 회로에 활성 구성 요소(저항)도 있는 경우 피타고라스 정리의 공식(벡터 다이어그램 기반)에 따라 이를 추가합니다.
리액턴스는 무엇에 달려 있습니까? 반응성 특성은 커패시턴스 또는 인덕턴스 값과 교류 주파수에 따라 달라집니다.
반응성 구성 요소의 공식을 보면 용량 성 또는 유도 성 구성 요소의 특정 값에서 그 차이가 0과 같고 활성 저항 만 회로에 남아 있음을 알 수 있습니다. 그러나 이것이 이 상황의 모든 특징은 아닙니다.
전압 공진
커패시터와 인덕터가 발전기와 직렬로 연결되면 리액턴스가 동일하면 전압 공진이 발생합니다. 이 경우 활성 부분 Z는 가능한 한 작아야 합니다.
인덕턴스와 커패시턴스는 이상적인 예에서만 반응성 특성을 갖는다는 점에 주목할 가치가 있습니다. 실제 회로와 요소에는 도체의 활성 저항이 매우 작지만 항상 존재합니다.
공진 시 인덕터와 커패시터 사이에서 에너지가 교환됩니다. 이상적인 예에서는 에너지원(발전기)이 처음 연결되면 커패시터(또는 인덕터)에 에너지가 저장되고, 꺼진 후에도 이러한 교환으로 인해 지속적인 진동이 발생합니다.
인덕턴스와 커패시턴스의 전압은 다음과 같이 대략 동일합니다.
여기서 X는 각각 Xc 용량성 또는 XL 유도성 리액턴스입니다.
인덕턴스와 커패시턴스로 구성된 회로를 발진회로라고 합니다. 빈도는 다음 공식으로 계산됩니다.
진동 기간은 톰슨 공식에 의해 결정됩니다.
리액턴스는 주파수에 따라 달라지므로 주파수가 증가하면 인덕턴스 저항이 증가하고 커패시턴스 저항은 감소합니다. 저항이 동일하면 그래프에 표시된 것처럼 총 저항이 크게 감소합니다.
회로의 주요 특성은 품질 계수(Q)와 주파수입니다. 회로를 4단자 네트워크로 간주하면 간단한 계산 후 전송 계수가 품질 계수로 감소됩니다.
그리고 회로 단자의 전압은 회로의 전송 계수(품질 계수)에 비례하여 증가합니다.
영국=Uin*Q
전압 공진의 경우 품질 계수가 높을수록 회로 요소의 전압이 연결된 발전기의 전압을 초과합니다. 전압은 수십 배, 수백 배 증가할 수 있습니다. 이는 그래프에 표시됩니다.
회로의 전력 손실은 능동 저항의 존재에 의해서만 발생합니다. 진동을 유지하기 위해서만 전원에서 에너지를 가져옵니다.
역률은 다음과 같습니다.
이 공식은 유효 전력으로 인해 손실이 발생함을 보여줍니다.
S=P/Cos ф
인덕턴스와 커패시턴스가 병렬로 연결된 회로에서 전류 공진이 관찰됩니다.
이 현상은 회로의 분기되지 않은 부분에 전류가 0인 상태에서 커패시터와 코일 사이에 큰 전류가 흐르는 것으로 구성됩니다. 이는 공진 주파수에 도달하면 총 저항 Z가 증가한다는 사실로 설명됩니다. 또는 간단한 언어로그것은 다음과 같이 들립니다. 공진 지점에서 저항 Z의 최대 총 값에 도달한 후 주파수 증가 또는 감소 여부에 따라 저항 중 하나가 증가하고 다른 하나는 감소합니다. 이는 그래프에 명확하게 표시됩니다.
일반적으로 모든 것이 이전 현상과 유사하며 전류 공진 발생 조건은 다음과 같습니다.
- 공급 주파수는 회로의 공진 주파수와 유사합니다.
- 교류에 대한 인덕턴스와 커패시턴스의 전도도는 BL=Bc, B=1/X와 같습니다.
실제 적용
전류와 전압 공진의 이점과 해로움을 고려해 봅시다. 공진 현상은 무선 전송 장비에 가장 큰 이점을 가져왔습니다. 간단한 말로, 수신기 회로에는 안테나에 연결된 코일과 커패시터가 있습니다. 인덕턴스(예: 코어 이동) 또는 커패시턴스 값(예: 공기 가변 커패시터 사용)을 변경하여 공진 주파수를 조정합니다. 결과적으로 코일의 전압이 증가하고 수신기가 특정 전파를 포착합니다.
이러한 현상은 케이블 라인과 같은 전기 공학에 해를 끼칠 수 있습니다. 케이블은 무부하 모드(전원 반대쪽 케이블 끝에 부하가 연결되지 않은 경우)에서 긴 라인에 전압을 가했을 때 길이에 따라 분포된 인덕턴스와 커패시턴스를 나타냅니다. 따라서 절연파괴가 발생할 위험이 있으며, 이를 방지하기 위해 부하안정기를 연결합니다. 또한 유사한 상황이 실패로 이어질 수 있습니다. 전자 부품, 측정 장비및 기타 전기 장비 - 이는 이 현상의 위험한 결과입니다.
결론
전압 및 전류 공진은 알아야 할 흥미로운 현상입니다. 유도 용량 성 회로에서만 관찰됩니다. 이는 활성 저항이 높은 회로에서는 발생할 수 없습니다. 이 주제에 대한 주요 질문에 간략하게 답변하여 요약해 보겠습니다.
- 공명 현상은 어디에서 어떤 회로에서 관찰됩니까?
유도 용량 성 회로에서.
- 전류와 전압의 공진이 발생하는 조건은 무엇입니까?
리액턴스가 동일할 때 발생합니다. 회로는 최소 활성 저항을 가져야 하며 전원의 주파수는 회로의 공진 주파수와 일치해야 합니다.
- 공진 주파수를 찾는 방법은 무엇입니까?
두 경우 모두 공식에 따르면:w=(1/LC)^(1/2)
- 현상을 제거하는 방법?
회로의 활성 저항을 높이거나 주파수를 변경합니다.
이제 전류와 전압의 공진이 무엇인지, 발생 조건과 실제로 적용되는 조건은 무엇인지 알았습니다. 자료를 통합하려면 유용한 비디오를 시청하는 것이 좋습니다
인덕턴스 L, 커패시턴스 C 및 저항 R을 갖는 발진 회로에서 자유 전기 발진은 감쇠되는 경향이 있습니다. 진동이 사라지는 것을 방지하려면 주기적으로 회로에 에너지를 보충해야 합니다. 그러면 외부 EMF 변수가 이제 회로의 진동을 지원하므로 붕괴되지 않는 강제 진동이 발생합니다.
진동이 외부 고조파 EMF의 소스에 의해 지원되고 주파수 f가 진동 회로 F의 공진 주파수에 매우 가까운 경우 회로의 전기 진동 U의 진폭이 급격히 증가하기 시작합니다. 즉, 전기 공명 현상.
먼저 교류 회로에서 커패시터 C의 동작을 고려해 보겠습니다. 커패시터 C가 발전기에 연결되고 단자의 전압 U가 고조파 법칙에 따라 달라지면 커패시터 플레이트의 전하 q도 고조파 법칙에 따라 변경되고 전류 I도 변경됩니다. 회로. 커패시터의 커패시턴스가 클수록, 커패시터에 적용되는 고조파 EMF의 주파수 f가 높을수록 전류 I도 커집니다.
이 사실과 관련된 것은 교류 회로에 도입되어 활성 저항 R과 같은 전류를 제한하는 소위 커패시터 XC의 용량성 리액턴스에 대한 아이디어이지만 활성 저항과 비교하여 커패시터는 소멸되지 않습니다. 열의 형태로 에너지.
능동 저항이 에너지를 소산하여 전류를 제한하는 경우, 커패시터는 단순히 발전기가 해당 기간의 1/4 기간에 제공할 수 있는 것보다 더 많은 전하를 수용할 시간이 없기 때문에 전류를 제한하고, 해당 기간의 다음 1/4 기간에는 커패시터가 제공할 수 있습니다. 유전체의 전기장에 축적된 에너지를 발전기로 다시 방출합니다. 즉, 전류는 제한되어 있어도 에너지는 소산되지 않습니다(와이어와 유전체의 손실은 무시합니다).
이제 교류 회로에서 인덕턴스 L의 동작을 고려하십시오. 커패시터 대신 인덕턴스 L이 있는 코일이 발전기에 연결된 경우 정현파(고조파) EMF가 발전기에서 코일 단자로 공급되면 자기 유도 EMF, 인덕턴스를 통해 전류가 변할 때 코일의 자기장이 증가하면 전류가 증가하는 것을 방지하는 경향이 있기 때문입니다(렌츠의 법칙). 즉, 코일이 교류 회로에 유도성 리액턴스 XL을 도입하는 것으로 나타났습니다. 전선의 저항 R.
주어진 코일의 인덕턴스가 더 크고 발전기 전류의 주파수 F가 높을수록 유도 리액턴스 XL이 높아지고 전류 I가 낮아집니다. 왜냐하면 전류는 단순히 자기 유도가 확립될 시간이 없기 때문입니다. 코일의 EMF가 간섭합니다. 그리고 매 분기마다 코일의 자기장에 축적된 에너지가 발전기로 반환됩니다(지금은 전선의 손실을 무시하겠습니다).
실제 발진 회로에서는 인덕턴스 L, 커패시턴스 C 및 능동 저항 R이 직렬로 연결됩니다.
인덕턴스와 커패시턴스는 소스의 고조파 EMF 기간의 각 분기마다 전류에 반대로 작용합니다. 커패시터 플레이트에서는 전류가 감소하지만 전류가 인덕턴스를 통해 증가하면 전류는 유도성을 경험하지만 저항이 증가하고 유지됩니다.
방전 중에 커패시터의 방전 전류는 초기에 크고 플레이트의 전압은 큰 전류를 생성하는 경향이 있으며 인덕턴스는 전류 증가를 방지하고 인덕턴스가 클수록 방전 전류가 낮아집니다. 이 경우 능동 저항 R은 순전히 능동 손실을 발생시킵니다. 즉, 소스 주파수 f에서 직렬 연결된 Z, L, C 및 R의 총 저항은 다음과 같습니다.
교류에 대한 옴의 법칙에 따르면 강제 진동의 진폭은 EMF의 진폭에 비례하고 주파수에 따라 달라집니다. 주어진 주파수에서 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 서로 같으면 회로의 총 저항은 가장 작고 전류의 진폭은 가장 크며, 이 경우 공진이 발생합니다. 여기서부터는 다음과 같다 진동 회로의 공진 주파수에 대한 공식:
EMF 소스, 커패시턴스, 인덕턴스 및 저항이 서로 직렬로 연결되면 이러한 회로의 공진을 직렬 공진 또는 전압 공진이라고 합니다. 전압 공진의 특징은 소스 EMF에 비해 커패시턴스와 인덕턴스의 전압이 상당히 높다는 것입니다.
이 사진이 나온 이유는 명확하다. 옴의 법칙에 따르면 능동 저항에는 전압 Ur, 커패시턴스에는 Uc, 인덕턴스에는 Ul이 있으며 Uc와 Ur의 비율을 계산하면 품질 계수 Q의 값을 찾을 수 있습니다. 전압 커패시턴스가 소스의 EMF보다 Q배 더 크면 동일한 전압이 인덕턴스에 적용됩니다.
즉, 전압 공진은 반응 요소의 전압을 Q 배만큼 증가시키고 공진 전류는 소스의 EMF에 의해 제한됩니다. 내부 저항및 회로 R의 능동 저항. 따라서 공진 주파수에서 직렬 회로의 저항은 최소화됩니다.
전압 공진 현상은 예를 들어 전송된 신호에서 특정 주파수의 전류 성분을 제거해야 하는 경우 직렬로 연결된 커패시터와 인덕터의 체인이 수신기와 병렬로 배치되는 데 사용됩니다. 이 LC 체인의 공진 주파수 전류는 이를 통해 닫히고 수신기에 도달하지 않습니다.
그러면 LC 회로의 공진 주파수에서 멀리 떨어진 주파수의 전류가 방해 없이 부하로 전달되고 공진 주파수에 가까운 전류만 LC 회로를 통해 최단 경로를 찾을 수 있습니다.
혹은 그 반대로도. 특정 주파수의 전류만 통과해야 하는 경우 LC 회로가 수신기와 직렬로 연결되면 회로의 공진 주파수의 신호 구성 요소가 거의 손실 없이 부하로 전달되고 주파수는 공명은 크게 감쇠되어 부하에 전혀 도달하지 못할 것이라고 말할 수 있습니다. 이 원리조정 가능한 발진 회로가 원하는 라디오 방송국의 엄격하게 정의된 주파수를 수신하도록 조정되는 라디오 수신기에 적용 가능합니다.
일반적으로 전기 공학에서 전압 공진은 과전압 및 장비 고장을 유발하므로 바람직하지 않은 현상입니다.
처럼 간단한 예어떤 이유로 부하에 연결되지 않았지만 여전히 중간 변압기에 의해 전원이 공급되는 긴 케이블 라인을 인용할 수 있습니다. 커패시턴스와 인덕턴스가 분산된 라인은 공진 주파수가 공급 네트워크의 주파수와 일치하면 단순히 끊어지고 실패합니다. 우발적인 전압 공진으로 인한 케이블 파손을 방지하기 위해 보조 부하가 사용됩니다.
그러나 때로는 라디오뿐만 아니라 전압 공명이 우리 손에 영향을 미치기도 합니다. 예를 들어, 시골 지역에서는 네트워크의 전압이 예측할 수 없을 정도로 떨어지며 기계에 최소 220V의 전압이 필요합니다. 이 경우 전압 공진 현상이 절약됩니다.
(드라이브가 비동기 모터인 경우) 기계와 직렬로 위상당 여러 개의 커패시터를 연결하는 것으로 충분하므로 고정자 권선의 전압이 상승합니다.
여기서는 권선의 유도 리액턴스와 함께 커패시턴스를 정확하게 보상하여 네트워크의 전압 강하, 즉 회로를 공진에 약간 더 가깝게 하여 정확하게 보상할 수 있도록 올바른 수의 커패시터를 선택하는 것이 중요합니다. 부하가 걸린 상태에서도 전압 강하를 증가시킬 수 있습니다.
EMF 소스, 커패시턴스, 인덕턴스 및 저항이 병렬로 연결된 경우 이러한 회로의 공진을 병렬 공진 또는 전류 공진이라고 합니다. 전류 공진의 특징은 소스 전류에 비해 커패시턴스와 인덕턴스를 통한 전류가 크다는 것입니다.
이 사진이 나온 이유는 명확하다. 옴의 법칙에 따라 능동 저항을 통과하는 전류는 U/R과 같고, 커패시턴스 U/XC를 통해, 인덕턴스 U/XL을 통해 IL과 I의 비율을 만들어 품질 계수 Q의 값을 찾을 수 있습니다. 인덕턴스를 통과하는 전류는 Q배가 됩니다. 더 최신소스를 사용하면 동일한 전류가 반주기마다 커패시터 안팎으로 흐릅니다.
즉, 전류의 공진으로 인해 반응 요소를 통한 전류가 Q배만큼 증가하고 공진 EMF는 소스의 EMF, 내부 저항 및 회로 R의 활성 저항에 의해 제한됩니다. , 공진 주파수에서 병렬 발진 회로의 저항은 최대입니다.
전압 공진과 유사하게 전류 공진은 다양한 필터에 사용됩니다. 그러나 회로에 포함되면 병렬 회로는 직렬 회로의 경우와 반대 방식으로 작동합니다. 부하에 병렬로 설치된 병렬 발진 회로는 회로의 공진 주파수 전류가 부하로 전달되도록 허용합니다. , 자체 공진 주파수에서 회로 자체의 저항이 최대이기 때문입니다.
부하와 직렬로 설치된 병렬 발진 회로는 공진 주파수 신호를 통과하지 못합니다. 왜냐하면 모든 전압이 회로 전체에서 떨어지고 부하가 공진 주파수 신호의 작은 부분을 수신하기 때문입니다.
따라서 무선 공학에서 전류 공진의 주요 응용은 튜브 발진기 및 고주파 증폭기에서 특정 주파수의 전류에 대한 높은 저항을 생성하는 것입니다.
전기 공학에서는 상당한 유도성 및 용량성 구성 요소가 있는 부하에 대해 높은 역률을 달성하기 위해 전류 공진이 사용됩니다.
예를 들어 권선에 병렬로 연결된 커패시터입니다. 비동기 모터정격 부하 이하의 부하에서 작동하는 변압기.
이러한 솔루션은 장비의 유도성 리액턴스가 네트워크 주파수에서 연결된 커패시터의 용량성 리액턴스와 동일하게 만들어 반응 에너지가 커패시터와 커패시터 사이를 순환할 때 전류 공진(병렬 공진)을 달성하기 위해 정확하게 사용됩니다. 장비와 네트워크 사이가 아닌 장비; 네트워크는 장비가 로드된 경우에만 에너지를 공급하고 유효 전력을 소비합니다.
장비가 유휴 상태일 때 네트워크는 공진 회로(장비의 외부 커패시터 및 인덕턴스)에 병렬로 연결됩니다. 이는 네트워크에 대한 매우 큰 복합 저항을 나타내며 이를 감소시킬 수 있습니다.
