Мощность в цепях переменного тока. Трехфазный ток.

1. Резонанс.

В контуре, содержащем индуктивность и емкость, могут возникнуть колебания электрической энергии. Катушка будет накапливать энергию при намагничивании, а конденсатор, в это время, разряжаясь, отдавать. И наоборот, катушка, размагничиваясь, отдаст энергию, которая пойдет на зарядку конденсатора. Со временем, если эту систему не подпитывать от внешнего источника, колебания затухнут.

Если к этому колебательному контуру подсоединить сторонний источник и его частота ωсовпадет с частотой колебательного контура ω₀, товозникнет резонанс.

В электрической цепи резонанс можно получить тремя способами:

1) Изменяя угловую частоту источника, или контура.

2) Изменяя индуктивность.

3) Изменяя емкость.

Бывает:

1) Резонанс напряжений, при последовательном соединении емкости, индуктивности и активного сопротивления.

2) Резонанс токов, при параллельном соединении емкости, индуктивности и активного сопротивления.

Резонансная, или собственная частота – это частота колебательного контура, при которой наступает резонанс.

Резонанс напряжений в цепи переменного тока.

Катушка индуктивности и конденсатор находятся в противофазе. От одновременного действия этих двух различных по своему характеру реактивных сопротивлений в цепи происходит компенсация (взаимное уничтожение) сдвига фаз.

Полная компенсация, т. е. полное уничтожение сдвига фаз между током и напряжением в такой цепи, наступит тогда, когда индуктивное сопротивление окажется равным емкостному сопротивлению цепи, т. е. когда X_L = Х_С или, что то же, когда ωL = 1 / ωС.

Цепь в этом случае будет вести себя как чисто активное сопротивление, т. е. как будто в ней нет ни катушки, ни конденсатора. Величина этого сопротивления определится суммой активных сопротивлений катушки и соединительных проводов.

Одновременно с этим действующие напряжения как на катушке U_L = IX_L так и на конденсаторе Uc = IХ_С окажутся равными и будут максимально большой величины. При малом активном сопротивлении цепи эти напряжения будут во много раз превышать общее напряжение U на зажимах цепи. Это явление называется резонансом напряжений.

Сопротивления X_L и Х_С являются переменными, зависящими от частоты тока, и если изменить частоту тока, например, увеличить, как X_L = ωL возрастет, а Х_С=1 / ωС уменьшится, и в цепи сразу нарушится резонанс напряжений, при этом наряду с активным сопротивлением в цепи появится и реактивное. То же самое произойдет, если изменить величину индуктивности или емкости цепи.