Задание выполнить в электроном виде и скинуть на электронную

Задание выполнить в электроном виде и скинуть на электронную
почту:[email protected] или в контакте
Задания будут проверяться в выходом на занятия
Практическая работа № 4
Тема: Резонанс напряжений и токов
Цель урока: закрепить способность резонанса напряжений и токов
Порядок выполнение работы:
1. Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы, кратким теоретическим сведениям по
данной теме. Подготовить в рабочей тетради протокол испытаний.
1. Записать в протоколе испытаний определение резонанса
2. Записать в протоколе испытаний виды резонанса
3. Записать в протоколе испытаний условие возникновения резонанса
4. Записать в протоколе испытаний использование резонанса
5. Записать в протоколе испытаний определение резонанса токов
6. Записать в протоколе испытаний описание явления
7. Записать в протоколе испытаний замечание явления
8. Записать в протоколе испытаний применение явления
9. Написать вывод
Методические указания
Резона́нс (фр. resonance,
от лат. resono —
откликаюсь) —
явление
резкого
возрастания амплитуды вынужденных
колебаний,
которое
наступает
при
приближениичастоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам),
определяемым свойствами системы.
При вращении ШД Вы можете столкнуться с двумя типами резонанса (любой резонанс
отнимает момент у ШД).

Низкочастотный резонанс. Проявлется в виде вибрации на низких скоростях сокращения (~1
об/сек). Вызван резонанс несимметричностью токов в обмотках ШД. Современные драйверы
Purelogic имеют механизм устранения низкочастотного резонанса путем выравниваем
симметрии(подстройка фазных токов).

Среднечастотный резонанс. Проявляется в виде гула на средних скоростях вращения (6-12
об/сек). Частота, на который возникает и сила резонанса сильно зависит от параметров ШД и
механической нагрузки. Собственная частота колебаний ШД зависит от момента инерции ротора
(вместе с нагрузкой) и величины магнитного поля. Ввиду сложной конфигурации магнитного поля,
резонансная частота ротора зависит от амплитуды колебаний. При уменьшении амплитуды частота
растет - больший момент удержания и меньший момент инерции приводят к увеличению
резонансной частоты.
Наиболее известная резонансная система — это обычные качели.Если вы будете
подталкивать качели в соответствии с их резонансной частотой, размах движения будет
увеличиваться,
в
противном
случае
движения
будут
затухать.
Струны таких инструментов, гитара, скрипка или пианино, имеют основную резонансную частоту,
напрямую зависящую от длины, массы и силы натяжения струны. Длина волны первого резонанса
струны равна её удвоенной длине. При этом, его частота зависит от скорости v, с которой волна
распространяется
по
струне.
В электронике В электронных устройствах резонанс возникает на определённой частоте, когда
индуктивная и ёмкостная составляющие реакции системы уравновешены, что позволяет энергии
циркулировать между магнитным полем индуктивного элемента и электрическим полем
конденсатора.
Механизм резонанса заключается в том, что магнитное поле индуктивности генерирует
электрический ток, заряжающий конденсатор, а разрядка конденсатора создаёт магнитное поле в
индуктивности
—
процесс,
который
повторяется
многократно,
по
аналогии
с
механическим
маятником.
В
СВЧ
электронике
широко
используются
объёмные
резонаторы.
Резонанс- один из важнейших физических процессов, используемых при проектировании звуковых
устройств, большинство из которых содержат резонаторы, например, струны и корпус скрипки,
трубка у флейты, корпус у барабанов.
Резонанс токов — резонанс, происходящий в параллельном колебательном контуре при его
подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.
Описание явления[
Пусть имеется колебательный контур с частотой собственных колебаний f, и пусть он подключен к
генератору переменного тока такой же частоты f.
В момент подключения конденсатор заряжается от источника. После чего он начинает разряжаться на
катушку, причем разряжается с такой же скоростью, с какой убывает напряжение на генераторе. Через
некоторое время энергия конденсатора полностью переходит в энергию магнитного поля катушки.
Напряжение на клеммах генератора в этот момент равно нулю.
Далее магнитное поле катушки начинает убывать, так как не может существовать стационарно — на
выводах катушки появляется ЭДС индукции, которое начинает перезаряжать конденсатор. В цепи
колебательного контура течет ток, только уже противоположно току заряда, так как витки пересекаются
полем в обратном направлении. Обкладки конденсатора перезаряжаются зарядами, противоположными
первоначальным. Одновременно растет напряжение на генераторе, причем с той же скоростью, с какой
катушка заряжает конденсатор. Но ток от генератора не может течь через колебательный контур — как
только на клеммах генератора появляется напряжение, точно такое же напряжение появляется на
выводах конденсатора вследствие перезаряда его катушкой. Напряжения конденсатора и генератора
друг друга компенсируют.
Далее энергия магнитного поля катушки полностью переходит в энергию электрического поля
конденсатора. Напряжение генератора в этот момент достигает максимума. Далее конденсатор
разряжается на катушку, цикл повторяется в обратном направлении. В результате, в колебательном
контуре циркулируют весьма большие токи, но за его пределы не выходят — выходить им мешает
точно такое же, только противоположно направленное напряжение на генераторе. Большой ток от
генератора течет через контур только короткое время после включения, когда заряжается конденсатор.
Далее генератор работает почти вхолостую — как только на его клеммах появляется напряжение, точно
такое же противоположно направленное напряжение появляется на конденсаторе и не пропускает ток от
внешнего источника через контур.
Вышесказанное справедливо для контура с очень хорошей добротностью (низкими потерями энергии за
цикл).
Ситуация изменится, если отбирать от контура во время его работы некоторую мощность. Тогда за цикл
часть энергии контура будет теряться и конденсатор будет перезаряжаться контурной катушкой до
меньшего напряжения, чем напряжение внешнего генератора. В этом случае генератор будет
дозаряжать конденсатор, компенсируя таким образом потери за цикл. Через контур потечет переменный
ток, который, однако, может быть меньше того, что циркулирует в самом контуре.
Замечания
Колебательный контур, работающий в режиме резонанса токов, не является усилителем
мощности.
Большие токи, циркулирующие в контуре, возникают за счет мощного импульса тока от генератора в
момент включения, когда заряжается конденсатор. При значительном отборе мощности от контура эти
токи «расходуются», и генератору вновь приходится отдавать значительный ток подзарядки.

Если генератор слабый, большой ток подзарядки в момент его включения на колебательный
контур может сжечь его. Выйти из положения можно, постепенно повышая напряжение на клеммах
генератора (постепенно «раскачивая» контур).

Колебательный контур с низкой добротностью и катушкой небольшой индуктивности слишком
плохо "накачивается" энергией (запасает мало энергии), что понижает КПД системы. Также катушка
с маленькой индуктивностью и на низких частотах обладает малым индуктивным сопротивлением,
что может привести к "короткому замыканию" генератора по катушке, и вывести генератор из
строя.

Добротность колебательного контура пропорциональна L/C, колебательный контур с низкой
добротностью плохо «запасает» энергию. Для повышения добротности колебательного контура
используют несколько путей:
1. Повышение рабочей частоты;
2. По возможности увеличить L и уменьшить C. Если увеличить L с помощью увеличения витков
катушки или увеличения длины провода не представляется возможным, используют
ферромагнитные сердечники или ферромагнитные вставки в катушку; катушка обклеивается
пластинками из ферромагнитного материала и т п.

При расчёте колебательного контура с катушкой небольшой индуктивности, нужно учитывать
индуктивность соединительных шин (от катушки к конденсатору), соединительные провода
конденсаторной батареи. Индуктивность соединительных шин может быть намного больше
индуктивности катушки и серьёзно понизить частоту колебательного контура.
Применение
Высокодобротный колебательный контур оказывает току определенной частоты f
значительное сопротивление. Вследствие чего явление резонанса токов используется в полоснозаграждающих фильтрах.

Так как току с частотой f оказывается значительное сопротивление, то и падение напряжения на
контуре при частоте f будет максимальным. Это свойство контура получило название

избирательность, оно используется в радиоприемниках для выделения сигнала конкретной
радиостанции.
Колебательный контур, работающий в режиме резонанса токов, является одним из основных
узлов электронных генераторов.