Paralel rezonans: elektrik mühendisliğinde anlayış, hesaplamalar ve uygulamalar

Elektronik ve onunla ilgili süreçleri incelerken, mevcut rezonans gibi önemli bir kavram göz ardı edilemez. Elektroniğe ek olarak, bu fiziksel olay, elektrik mühendisliği ve hatta tıp da dahil olmak üzere birçok alanda da uygulama alanı bulmuştur.

Mevcut rezonans günlük yaşamda aktif olarak kullanıldığından, özelliklerinin ve oluşum ilkelerinin anlaşılması ve uygulama alanları sadece uzmanlar için değil, bu konuyla ilgilenen ve ilgili alanlarda çalışan herkes için gereklidir. alanlar.

Tanım ve fiziksel anlam

Akım rezonansı, bir elektrik devresindeki akımın, belirli bir alternatif akım frekansının varlığında maksimum değerine ulaşmasıyla karakterize edilen fiziksel bir olgudur. Bu fenomen yalnızca alternatif akımlı bir devrede mümkündür, çünkü rezonansa neden olan zorunlu unsurlar aynı frekansa ayarlanmış kapasitans ve endüktanstır.

Sürecin enerji yönü dikkate alındığında olgunun fiziksel anlamı netleşiyor. Bobinin manyetik alanında depolanan enerji, kapasitörün elektrik alanının enerjisine eşitlendiğinde rezonans meydana gelir. Bu durumda, enerji alışverişi nedeniyle salınımlar zıt fazdadır.

Paralel Döngü Rezonansının Temelleri

Paralel bir salınım devresinde veya rlc devresinde meydana gelen rezonans paralel olarak kabul edilir. Paralel bir devre 3 ana eleman içerir: r, direnci temsil eder, l, endüktansı temsil eder ve c, kapasitansı temsil eder. Her element rezonans yaratmada önemli bir rol oynar.

Salınım devresinin rezonansa girdiği ana koşul XL = XC eşitliğinin yaratılmasıdır. Bu durumda salınım devresinin alternatif akıma direnci önemli ölçüde artar, yani Rres = L / CR formülüyle ifade edilen bir rezonans direnci ortaya çıkar.

Paralel devrede rezonans olgusunun analizi

Paralel devrede rezonans oluşması, ona sık sık uygulanan voltaj, bobinin endüktansı veya kapasitörün kapasitansı değiştiğinde meydana gelir. Bu durumda rezonans oluşturmak için gerekli olan açısal frekansın değeri v(0) = 1/√LC formülü ile belirlenir.

Belirli koşullar karşılandığında reaktans sıfırdır ve eşdeğer direnç etkinleştirilir. Bu durumda giriş voltajı ve akımı aynı fazdadır. Bu rezonanstır ve sunulan ilişki, onun ortaya çıkmasının ana koşulu haline gelir.

Rezonans akımları için formüller ve hesaplamalar

Her biri belirli bir özelliği belirlemeyi amaçlayan, analiz ve hesaplama için iyi bilinen birkaç formül vardır.

Üç temel formül:

• Rezonans frekansını belirleyen formül fres = 1 / (2π√LC);

Burada fres, hertz cinsinden ifade edilen rezonans frekansı anlamına gelir, π, 3,14... değerine eşit bir matematiksel sabittir, L, endüktanstır ve C, elektrik devresinin kapasitansıdır.

• Akımların genliğini belirleme formülü Ires = Ui / (ωL);

Burada Ires amper cinsinden ifade edilen akımların genliğidir, Uya faz kaydırıcıdaki kuyu voltajıdır, ω açısal frekanstır (2πf) ve L endüktanstır.

• Rezonansta aktif direnci hesaplama formülü Ract = Uya / Ires'tir.

Burada Ract ohm cinsinden aktif dirençtir, Uya faz kaydırıcıdaki kuyu voltajıdır ve Ires akımların genliğidir.

Bu formüllerin bilgisi, mühendislerin ve elektrik uzmanlarının elektrik devrelerini yüksek hassasiyetle tasarlamasına ve yapılandırmasına olanak tanır.

Paralel ve seri rezonansın karşılaştırılması

İki ana akım rezonansı türü vardır - seri ve paralel. İlk durumda, sıfır fazın minimum direnci varsayılırken, paralel rezonans yaratılmasıyla karakterize edilir. zıt yönde olan ve buna göre birbirini telafi eden endüktans ve kapasitans direnci arasındaki eşitlik arkadaşım.

Paralel akım rezonansının ortaya çıkması için farklılıklar ve koşullar

Tip doğrudan bağlantı prensiplerine bağlıdır. Akımların paralel rezonansının oluşması için devre elemanlarının paralel bağlanması gerekir ve seri rezonans için seri bağlantı gereklidir.

Reaktansların minimum değerlere sahip olduğu bir frekans olduğunda paralellik meydana gelir. Seri için, reaktanslar arasında eşitliğin sağlandığı bir frekans gereklidir.

Seri ve Paralel Rezonansın Pratik Uygulaması

Açıklananlardan görülebileceği gibi, olaylar arasındaki temel fark, reaktif elemanların bağlanma biçiminde yatmaktadır ve bu da uygulama alanlarının tanımını etkilemektedir.

Paralel rezonans, frekans kontrollü cihaz ve ekipmanlardaki akım kontrol devrelerinde aktif kullanım alanı bulmuştur. Seri rezonansa gelince, filtrelerin yanı sıra voltaj regülatörleri oluşturmak için de etkili bir şekilde kullanılır.

Paralel ve seri rezonans arasında seçim yaparken sistemin gereksinimlerini ve etkili çalışma koşullarını dikkate almalısınız. Eğer voltaj önemliyse, seri rezonans işi gayet iyi yapacaktır. Akım veya frekans kararlılığı önemliyse paralel rezonans uygundur.

Paralel salınım devresinde akım rezonansının pratik yönleri

Olgunun özünü daha iyi anlamak için, bunu elektronik devrede bulunan salınım devresi örneğini kullanarak düşünebiliriz. Ana elemanları bir kapasitans, bir bobin ve paralel bağlı bir indüktördür.

Rezonans, kapasitansın elektrik alanının enerjisi endüktansın manyetik alanına dönüştüğünde belirli bir frekansın düzenli salınımlarının ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Akımın engelsiz geçiş olasılığını ortadan kaldıran güçlü direnç başlar.

Güç uygulandığında kapasitör, akım kaynağının nominal voltajına eşit bir yük biriktirir. Kaynak kapatıldıktan sonra, döngü devresindeki kapasitör kapanarak deşarjın bobine daha fazla aktarılması sağlanır. İçinden geçen akım, manyetik bir alanın oluşmasını tetikler ve bunun sonucunda akıma yönelik kendi kendine endüktif bir kuvvet yaratılır.

Devre Ayarlama Yöntemleri

Kurulum işlemi birkaç aşamada gerçekleştirilir:

1. Belirli bir uygulamanın veya sistemin özelliklerine bağlı olarak gerekli frekans belirlenir. Örneğin, alıcının ayarlanması söz konusu olduğunda bu, bir radyo istasyonunun frekansı olabilir.
2. Değeri rezonans frekansı ve gerekli direnç formülüne göre belirlenen gerekli devre elemanları seçilir.
3. Seçilen öğeler bağlanır ve yapılandırılır. Burada iki ana yol var; elemanların endüktans/kapasitans değerlerini bilinçli olarak değiştirmek veya ayarlanabilir (değişken) bileşenler kullanmak.

Sunulan seçenekler, bir devreyi rezonansa ayarlamak için ana yöntemlerdir. Kurulum işlemini tamamladıktan sonra rezonans frekansının gerekli parametreleri karşılayıp karşılamadığının yanı sıra devrenin ayarlanan frekansta stabilitesini kontrol etmek gerekir. Bu kontrol özel ölçüm ekipmanı kullanılarak gerçekleştirilir.

Rezonans kapasitansı ve endüktansın hesaplanması

Kapasite aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

C = 1 / (4π² * L * F), burada L endüktans ve F rezonans frekansıdır. Rezonans kapasitans formülünü kullanarak devrenin rezonans durumunu elde etmek için kapasitörün gerekli kapasitansını belirleyebilirsiniz.

Rezonans frekansındaki endüktansı hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılır:

L = (1 / (4π² * C * F²)), burada C kapasitans ve F frekanstır.

Sunulan formüllerden de görülebileceği gibi rezonans kapasitansı ile endüktans arasında ters bir ilişki vardır. Bu büyüklüklerden birinin değerindeki bir artış, ikincisinin değerinde bir azalmaya yol açar.

Kullanım alanları

Bu olgunun uygulamasına hem son derece uzmanlaşmış alanlarda hem de günlük yaşamda rastlamak mümkündür.

Endüstri ve teknoloji uygulamaları

Paralel rezonans endüstriyel ve teknolojik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin otomotiv endüstrisinde bu olay, motorun ve tüm önemli sistemlerin durumunun belirlenmesini mümkün kılan elektromanyetik alanlar oluşturmak için kullanılır.

Rezonansa dayalı olarak sıcaklık, basınç veya titreşim gibi parametreler ölçülür ve kontrol edilir. Ayrıca sistemlerin genel teşhisi de yapılır. Rezonans, diğerlerinin yanı sıra çok çeşitli filtrelerde, tıbbi cihazlarda ve uygulamalarda kullanılır.

Telekomünikasyon ve radyo mühendisliği

Radyo alıcıları ve vericileri istenilen frekanslara ayarlanarak çalışır. Sinyali yükseltmek ve bilgi aktarımını sağlamak için bir salınım devresi kullanılır. Bu işlem ancak sinyal frekansının, televizyonların ve diğer ekipmanların kurulumunda da kullanılan devrenin rezonans frekansıyla eşleşmesi durumunda mümkündür.

Bu olgunun modern elektronik ve elektrik mühendisliği açısından önemi

Rezonans kullanımı elektrikli/elektronik cihaz ve sistemlerin en verimli şekilde çalışmasını sağlar. Rezonans, sinyalleri ayarlamak, yükseltmek ve filtrelemek için kullanılır. Bu olgunun özellikleri, radyo aralığındaki sinyallerin maksimum güç ve seçiciliğinin elde edilmesinin yanı sıra rezonans olmayan sinyallerin bastırılmasını mümkün kılar.

Çözüm

Akım rezonansı, bir devredeki endüktans ve kapasitansın etkileşimine dayanan fiziksel bir olgudur. Paralel veya seri rezonans arasındaki seçim, sistem gereksinimlerine ve istenen sonuçlara göre yapılır. Rezonansın kullanılması, çeşitli frekansları yükseltmenize, ayarlamanıza ve düzenlemenize olanak tanır. fenomen elektronik, elektrik mühendisliği, estetik tıp, radyo mühendisliği ve telekomünikasyon.

Yayınlanma tarihi: 23.11.2023 Kullanıcı tarafından 23.11.2023 tarihinde güncellendi Elvira Kasımova