Rezonansas fizikoje yra reiškinys, kai sistemos svyravimų amplitudė smarkiai padidėja. Taip atsitinka, kai sutampa natūralūs ir išoriniai trikdantys dažniai. Mechanikoje pavyzdys yra laikrodžio švytuoklė. Šis elgesys taip pat būdingas elektros grandinėms, kuriose yra aktyviųjų, indukcinių ir talpinių apkrovų elementai. Srovių ir įtampų rezonansas yra labai svarbus, šis reiškinys pritaikomas tokiose mokslo srityse kaip radijo ryšiai ir pramoninis elektros tiekimas.
Vektoriai ir teorija
Norint suprasti procesų, vykstančių grandinėse, įskaitant induktorius, kondensatorius ir aktyviąsias varžas, prasmę, reikėtų apsvarstyti paprastos virpesių grandinės schemą. Kaip įprasta švytuoklė pakaitomis perduoda energiją iš potencialo į kinetinę būseną, taip RCL grandinės elektros krūvis, kaupiamas talpoje, patenka į induktyvumą. Po to procesas vyksta priešinga kryptimi, ir viskas prasideda iš naujo. Šiuo atveju vektorinė diagrama atrodo taip: talpinė apkrovos srovė nukreipia įtampos kryptį kampu π / 2, indukcinė apkrova atsilieka tuo pačiu kampu, o aktyvioji apkrova yra fazėje. Gautas vektorius turi nuolydį abscisių atžvilgiu, žymimą graikiška raide φ. Rezonansas kintamosios srovės grandinėje atsiranda, kai atitinkamai φ=0, cos φ=1. Išvertus iš matematikos kalbos, šis skaičiavimas reiškia, kad srovė, einanti per visus elementus, sutampa su srove aktyviojoje elektros grandinės dalyje.
Praktinis pritaikymas maitinimo sistemose
Teoriškai visi šie skaičiavimai suprantami, bet ką jie reiškia praktiniams klausimams? Daug dalykų! Visi žino, kad naudingą darbą bet kurioje grandinėje atlieka aktyvusis galios komponentas. Tuo pačiu metu didžiąją dalį energijos suvartoja elektros varikliai, kurių yra daug bet kurioje įmonėje, o jų konstrukcijoje yra apvijų, kurios yra indukcinė apkrova ir sukuria kampą φ, kuris skiriasi nuo nulio. Kad atsirastų srovių rezonansas, reikia reaktyviąsias varžas kompensuoti taip, kad jų vektorių suma taptų lygi nuliui. Praktiškai tai pasiekiama įtraukiant kondensatorių, kuris sukuria priešingą srovės vektoriaus poslinkį.
Radijo imtuvų srovių rezonansas
Srovių rezonansas turi kitą, radijo inžinerijos taikymą. Virpesių grandinė, kuri yra kiekvieno priėmimo įrenginio pagrindas, susideda iš induktoriaus ir kondensatoriaus. Keičiant elektrinės talpos reikšmę, galima pasiekti, kad signalas su reikiamu nešlio dažniu bus priimamas pasirinktinai, o likusios antenoje gaunamos visų bangų dedamosios, įskaitant trukdžius, bus slopinamos. Praktiškai toks kintamasis kondensatorius atrodo kaip du plokštelių rinkiniai, kurių vienas sukant patenka į kitą arba išeina iš kito, padidindamas arba sumažindamas elektrinę talpą. Tai sukuria srovių rezonansą, o radijas nustatomas norimu dažniu.