Risonanza delle correnti e sua utile applicazione nell'ingegneria elettrica

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Risonanza delle correnti e sua utile applicazione nell'ingegneria elettrica
Risonanza delle correnti e sua utile applicazione nell'ingegneria elettrica
Anonim

La risonanza in fisica è un fenomeno in cui l'ampiezza delle oscillazioni del sistema aumenta bruscamente. Ciò si verifica quando le frequenze di disturbo naturali ed esterne coincidono. In meccanica, un esempio è il pendolo di un orologio. Questo comportamento è tipico anche per circuiti elettrici che includono elementi di carichi attivi, induttivi e capacitivi. La risonanza delle correnti e delle tensioni è molto importante; questo fenomeno ha trovato applicazione in aree della scienza come le comunicazioni radio e l'alimentazione industriale.

risonanza attuale
risonanza attuale

Vettori e teoria

Per comprendere il significato dei processi che si verificano nei circuiti, inclusi induttori, condensatori e resistenze attive, si dovrebbe considerare un diagramma di un semplice circuito oscillatorio. Proprio come un normale pendolo trasferisce alternativamente energia da un potenziale a uno stato cinetico, la carica elettrica in un circuito RCL, accumulandosi in una capacità, fluisce in un'induttanza. Dopodiché, il processo avviene nella direzione opposta e tutto ricomincia da capo. In questo caso, il diagramma vettoriale si presenta così: la corrente del carico capacitivo guida la direzione della tensione di un angolo π / 2, il carico induttivo è in ritardo dello stesso angolo e il carico attivo è in fase. Il vettore risultante ha una pendenza rispetto all'ascissa, indicata dalla lettera greca φ. La risonanza nel circuito AC si verifica quando φ=0, rispettivamente, cos φ=1. Tradotto dal linguaggio della matematica, questo calcolo significa che la corrente che passa attraverso tutti gli elementi coincide in fase con la corrente nel componente attivo del circuito elettrico.

risonanza nel circuito AC
risonanza nel circuito AC

Applicazione pratica nei sistemi di alimentazione

Teoricamente, tutti questi calcoli sono comprensibili, ma cosa significano per le domande pratiche? Molte cose! Tutti sanno che il lavoro utile in qualsiasi circuito è svolto dal componente attivo della potenza. Allo stesso tempo, la maggior parte del consumo di energia è rappresentato dai motori elettrici, di cui ce ne sono molti in qualsiasi azienda, e nella loro progettazione contengono avvolgimenti, che sono un carico induttivo e creano un angolo φ diverso da zero. Affinché si verifichi la risonanza delle correnti, è necessario compensare le reattanze in modo tale che la loro somma vettoriale diventi zero. In pratica, ciò si ottiene includendo un condensatore, che crea uno spostamento opposto nel vettore di corrente.

risonanza di correnti e tensioni
risonanza di correnti e tensioni

Risonanza delle correnti nei ricevitori radio

La risonanza delle correnti ha un' altra applicazione di ingegneria radio. Il circuito oscillatorio, che costituisce la base di ogni dispositivo ricevente, è costituito da un induttore e da un condensatore. Modificando il valore della capacità elettrica, è possibile ottenere che il segnale con la frequenza portante richiesta venga ricevuto selettivamente e il resto delle componenti a tutte le onde ricevute dall'antenna, comprese le interferenze, vengano soppresse. In pratica, un tale condensatore variabile si presenta come due insiemi di piastre, una delle quali, quando ruotata, entra o esce dall' altra, aumentando o diminuendo la capacità elettrica. Questo crea una risonanza delle correnti e la radio viene sintonizzata sulla frequenza desiderata.

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