Теория электрических цепей презентация

Содержание

Лекция №7 Тема: Резонансные явления в колебательных контурах. Частотные характеристики

Слайд 1Дисциплина: Теория электрических цепей

Слайд 2Лекция №7


Тема: Резонансные явления в колебательных контурах. Частотные
характеристики


Слайд 3Учебные вопросы
1. Резонанс в последовательном колебательном контуре.
2. Частотные характеристики последовательного колебательного

контура.
3. Избирательные свойства последовательного колебательного контура.
4. Резонанс в параллельном колебательном контуре.
5. Частотные характеристики параллельного колебательного контура.

Слайд 4Литература
Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов спец. "Радиотехника".-М.:

Высшая школа, 2007. с. 199-218, с.218-260.

Слайд 5Режимы работы последовательной RLC-цепи








Векторные диаграммы напряжений и токов
Активно-индуктивный

Активно-ёмкостной Активный (резонанс напряжений)

Слайд 6Свойства активно-индуктивного режима последовательной RLC-цепи











- напряжение опережает ток источника;
- цепь

имеет индуктивный характер;


Слайд 7Свойства активно-ёмкостного режима последовательной RLC-цепи


















- напряжение отстает от тока источника;
-

цепь имеет емкостной характер;

Слайд 8Свойства режима резонанса напряжений последовательной RLC-цепи
















- напряжение на индуктивном и

емкостном элементах полностью компенсируют друг друга, т.к. , а напряжение на резистивном элементе становится равным напряжению источника и совпадает по фазе с током;
- сопротивление цепи имеет чисто резистивный характер;

Слайд 9Резонансом называется режим работы электрической цепи, содержащей участки индуктивного и емкостного

характера, при котором разность фаз между напряжением и током на входе цепи равнa нулю.

Резонанс напряжений – это явление резонанса в электрической цепи, содержащей последовательно соединённые индуктивный и емкостной элементы.





Резонанс токов – это явление резонанса в электрической цепи, содержащей параллельно соединённые индуктивный и емкостной элементы.




Слайд 10РЕЗОНАНС В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
Основным условием возбуждения резонанса напряжений в цепи

гармонического тока является равенство индуктивного и емкостного сопротивления цепи:




Слайд 11Характеристики резонанса напряжений

1. Резонансная частота:


2. Характеристическое (волновое) сопротивление:

3. Добротность и

затухание контура



Слайд 12Способы возбуждения резонанса
1 способ. При неизменных параметрах цепи
(L = const,

C = const) необходимо изменять угловую частоту напряжения источника питания (ω = var), приближая ее к собственной частоте цепи:


2 способ. При неизменной угловой частоте напряжения источника питания ( ω= const) необходимо изменять собственную угловую частоту цепи, изменяя ее параметры (L = var, C = var) и обеспечивая приближение собственной частоты контура к частоте напряжения источника питания:


Слайд 13






Свойства цепи при резонансе напряжений
1. Полное сопротивление цепи в резонансном

режиме имеет чисто резистивный характер, равно сопротивлению резистивного элемента и является минимальным:






Слайд 14






Свойства цепи при резонансе напряжений
2. Ток в цепи при резонансе

напряжений является максимальным и по характеру чисто активным, т.е. не имеет сдвига по фазе по отношению к напряжению:



Слайд 15






Свойства цепи при резонансе напряжений
3. Коэффициент мощности цепи равен единице,

полная мощность равна активной. Это означает, что ток в цепи при резонансе совершает максимальную полезную работу.





Слайд 16






Свойства цепи при резонансе напряжений
4. В цепи имеют место обратимые

преобразования энергии электрического и магнитного полей, причем интенсивность этих преобразований одинакова: энергия электрического поля конденсатора и энергия магнитного поля катушки преобразуются одна в другую с одинаковой скоростью .




Все колебания энергии (обратимые ее преобразования) имеют место только в пределах внешней цепи, возврата энергии к источнику нет .

Слайд 17






Свойства цепи при резонансе напряжений
5. Энергия, потребляемая контуром от источника,

равна энергии, теряемой в активном сопротивлении контура R. Колебательный процесс в контуре без потерь должен иметь незатухающий характер.


Слайд 18Физический смысл добротности контура




Добротность колебательного контура характеризует свойство колебательного контура запасать

энергию в реактивных элементах, она равна отношению энергии, запасаемой в контуре, к энергии потребляемой контуром за период колебаний, умноженному на 2π.

Слайд 19






Свойства цепи при резонансе напряжений
6. Действующие значения напряжений на реактивных

элементах равны между собой:




Добротность контура показывает во сколько раз напряжения на реактивных элементах контура при резонансе превышает значение приложенного к контуру напряжения.

Слайд 20 ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА





Зависимости от частоты параметров контура:


Амплитудно-частотные характеристики

– это зависимости действующих или амплитудных значений тока и напряжения от частоты:




Фазо-частотная характеристика

Слайд 21Амплитудно-частотные характеристики



Слайд 221. В дорезонансной области при ω

в зарезонансной области, при ω>ω0' - активно - индуктивный режим.
2. Кривая тока I(ω) достигает максимума при резонансной частоте.

ВЫВОДЫ

3. Кривая напряжения на индуктивности имеет максимум, смещенный в сторону больших частот по отношению к частоте резонанса.
4. Кривая напряжения на емкости имеет максимум, смещенный в сторону меньших частот по отношению к частоте резонанса

Слайд 23Расстройки колебательных контуров
Абсолютная расстройка – разность между частотой колебаний, подводимых к

контуру от источника, и резонансной частотой контура


Относительная расстройка – отношение абсолютной расстройки к резонансной частоте.



Обобщенная расстройка –


Обобщенная расстройка для случая
малых расстроек -


Слайд 24Нормированная амплитудно-частотная характеристика








Слайд 25Нормированная амплитудно-частотная характеристика



Вывод: чем больше добротность Q, тем уже АЧХ контура,

и тем лучше избирательные свойства цепи

Слайд 26Полоса пропускания контура
Абсолютной полосой пропускания называется величина



Относительной полосой пропускания называется

величина

Слайд 27Полоса пропускания контура


Граничная частота – это та частота, при которой средняя

мощность, поглощаемая последовательным контуром, вдвое меньше средней мощности, поглощаемой при резонансе:


Полоса пропускания последовательного колебательного контура – это диапазон частот, в пределах которого значения АЧХ составляют не менее , чем ее
максимального значения на резонансной частоте


Слайд 28Граничные частоты





Вывод: полоса пропускания, характеризующая избирательные свойства колебательного контура, пропорциональна резонансной

частоте и обратно пропорциональна добротности; относительная полоса пропускания равна затуханию контура.

Слайд 29Параллельный колебательный контур
Y1 = =

=


-j = g1 + jb1,





Y2 = = = + = g2+ jb2





Параллельным колебательным контуром называется электрическая цепь, в которой индуктивность и емкость включены параллельно источнику сигнала.

Слайд 30РЕЗОНАНС В ПАРАЛЛЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
Основным условием возбуждения резонанса токов в цепи

гармонического тока является равенство индуктивного и емкостного проводимостей цепи:








Слайд 31Резонансная частота и способы возбуждения резонанса токов
ω0'=

= ω0




Вывод: резонанса токов можно добиться теми же способами, которыми обеспечивается резонанс напряжений: изменением частоты приложенного к цепи напряжения ω или собственной резонансной частоты ω0', т.е. на основе равенства ω=ω0'.

Слайд 32






Свойства цепи при резонансе токов
1. Полная проводимость цепи при резонансе

токов имеет резистивный характер и является минимальной.






Y=g+j (bС-bL)



Слайд 33






Свойства цепи при резонансе токов
2. Ток в цепи при резонансе

токов является минимальным и по характеру чисто активным, т.е. не имеет сдвига по фазе по отношению к напряжению:



I0 = y0 ∙U = U∙ = U ∙g0 = U∙ymin= =Imin


Слайд 34Свойства цепи при резонансе токов
3. Действующие значения токов ветвей контура на

резонансной частоте одинаковы:


Слайд 35Свойства цепи при резонансе токов
4. Добротность параллельного колебательного контура совпадает с

добротностью последовательного контура, составленного из тех же элементов.


Q = = = =









Слайд 36 ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА





Зависимости от частоты параметров

контура:



Амплитудно-частотные характеристики – это зависимости действующих или амплитудных значений тока от частоты:




Фазо-частотная характеристика

Слайд 37Частотные характеристики
Выводы
1. В дорезонансной области при ω

а в зарезонансной области, при ω>ω0' - активно - емкостной режим.
2. Ток в момент резонанса в неразветвленной части цепи имеет минимальное значение, а токи в ветвях приблизительно равны между собой (равны их реактивные составляющие).

Похожие презентации

Структура измерительных приборов и систем 365
Батарейки. Принцип и состав батарейки. Утилизация. Экобоксы и экотерминалы 485
Основные характеристики линий передачи 571
Схема действия циклона с раскручивающей улиткой 232
Наблюдения - основа астрономии 1121
Основы устройства строительных машин 418

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика