V striedavých obvodoch obsahujúcich odpory, induktory a kondenzátory sú napätie a prúd na oboch koncoch obvodu vo všeobecnosti rozdielne fázy. Ak sa parametre obvodu alebo frekvencia napájania upravia tak, aby bol prúd vo fáze s napájacím napätím, obvod sa stane odporovým a pracovný stav obvodu sa nazýva rezonancia.
Rezonančný jav je špecifický jav v sínusových striedavých obvodoch. Je široko používaný v elektronickom a komunikačnom inžinierstve. Ale v napájacom systéme môže rezonancia narušiť normálnu prevádzku systému.
Rezonancia sa všeobecne delí nasériová rezonancia (tiež známa ako rezonancia s premenlivou frekvenciou)a paralelná rezonancia. Ako už názov napovedá, sériová rezonancia sa týka rezonancie, ktorá sa vyskytuje v sériovom obvode, zatiaľ čo paralelná rezonancia sa týka rezonancie, ktorá sa vyskytuje v paralelnom obvode.
V sériovom obvode zloženom z rezistorov, induktorov a kondenzátorov. Keď sa kapacitná reaktancia XC rovná indukčnej reaktancii XL, teda XC=XL. Fáza napätia U a prúdu I v obvode je rovnaká a obvod vykazuje čisté odporové správanie, ktoré sa nazýva sériová rezonancia. Keď sa v obvode vyskytne sériová rezonancia, celková impedancia sa minimalizuje a prúd dosiahne svoju maximálnu hodnotu.
Podmienky pre vznik sériovej rezonancie
Aby v sériovom obvode mohla nastať rezonancia, musia byť splnené určité podmienky.
Charakteristika sériového rezonančného obvodu
Keď je celková hodnota impedancie najmenšia a napájacie napätie je konštantné, prúd je najvyšší a obvod je odporový. Napätie na kondenzátore alebo induktore môže byť vyššie ako napätie napájacieho zdroja.
Zmeny energie v obvode počas sériovej rezonancie
Q absorbované obvodom do napájacieho zdroja je 0. Počas rezonancie dochádza k výmene energie medzi elektrickým a magnetickým poľom vo vnútri obvodu a napájací zdroj dodáva energiu iba R.
Vysoké napätie môže poškodiť zariadenie a v napájacích systémoch by sa malo zabrániť sériovej rezonancii, ktorá sa široko používa v rádiovom inžinierstve.
Aplikácia sériového rezonančného obvodu
Využitie sériovej rezonancie na generovanie vysokofrekvenčného napätia aplikovaného vo vysokonapäťovej technológii na vykonávanie testov odolnosti proti napätiu na energetických zariadeniach, ako sú transformátory. Najúčinnejšou a najpriamejšou metódou na testovanie izolačnej pevnosti elektrických zariadení je efektívne zisťovanie nebezpečných koncentrovaných porúch v zariadení.
V rádiách sa sériové rezonančné obvody často používajú na výber rádiových signálov, proces nazývaný ladenie. Nasledujúci diagram znázorňuje jeho typický obvod.
Keď rôzne rádiové vlny rôznych frekvencií generujú elektrické signály rôznych frekvencií na anténe, sú indukované cez cievku 1L do cievky 2L. Ak oscilačný obvod rezonuje s určitou frekvenciou signálu, prúd signálu v obvode je najvyšší a na oboch koncoch kondenzátora sa generuje napätie CU vyššie ako Q-násobok napätia tohto signálu. Pre ostatné signály rôznych frekvencií, pretože k rezonancii nedochádza, je prúd v obvode veľmi malý, čo je obvodom potlačené. Preto je možné zmeniť kondenzátor C, aby sa zmenila rezonančná frekvencia obvodu, aby sa vybral požadovaný rádiový signál.