वोल्टेज अनुनाद और वर्तमान अनुनाद का अनुप्रयोग

अधिष्ठापन L, समाई C, और प्रतिरोध R के एक दोलन परिपथ में, मुक्त विद्युत दोलन नम हो जाते हैं। दोलनों को भिगोने से रोकने के लिए, समय-समय पर ऊर्जा के साथ सर्किट को फिर से भरना आवश्यक है, फिर मजबूर दोलन होंगे, जो कमजोर नहीं होंगे, क्योंकि बाहरी चर EMF पहले से ही सर्किट में दोलनों का समर्थन करेगा।

यदि दोलनों को बाहरी हार्मोनिक EMF के एक स्रोत द्वारा समर्थित किया जाता है, जिसकी आवृत्ति f दोलन सर्किट F की गुंजयमान आवृत्ति के बहुत करीब है, तो सर्किट में विद्युत दोलनों U का आयाम तेजी से बढ़ेगा, अर्थात विद्युत अनुनाद की घटना।

एसी सर्किट क्षमता

आइए पहले एसी सर्किट में कैपेसिटर सी के व्यवहार पर विचार करें।यदि एक संधारित्र C जनरेटर से जुड़ा है, जिसके टर्मिनलों पर वोल्टेज U हार्मोनिक कानून के अनुसार बदलता है, तो संधारित्र प्लेटों पर चार्ज हार्मोनिक कानून के अनुसार बदलना शुरू हो जाएगा, सर्किट में वर्तमान I के समान . संधारित्र की समाई जितनी अधिक होगी और उस पर लागू हार्मोनिक ईएमएफ की आवृत्ति f उतनी ही अधिक होगी, वर्तमान I जितना अधिक होगा।

यह तथ्य तथाकथित के विचार से संबंधित है कैपेसिटर XC की कैपेसिटेंस, जिसे यह सक्रिय प्रतिरोध R के समान, वर्तमान को सीमित करते हुए, प्रत्यावर्ती धारा सर्किट में पेश करता है, लेकिन सक्रिय प्रतिरोध की तुलना में, कैपेसिटर गर्मी के रूप में ऊर्जा का प्रसार नहीं करता है।

यदि सक्रिय प्रतिरोध ऊर्जा को नष्ट कर देता है और इस प्रकार वर्तमान को सीमित करता है, तो संधारित्र वर्तमान को केवल इसलिए सीमित करता है क्योंकि उसके पास अधिक चार्ज जमा करने का समय नहीं होता है जो जनरेटर एक चौथाई अवधि में दे सकता है, इसके अलावा, एक अवधि की अगली तिमाही में, संधारित्र अपने ढांकता हुआ के विद्युत क्षेत्र में संचित ऊर्जा को वापस जनरेटर में छोड़ता है, अर्थात, हालांकि वर्तमान सीमित है, ऊर्जा का क्षय नहीं होता है (हम तारों और ढांकता हुआ नुकसान की उपेक्षा करेंगे)।

एसी अधिष्ठापन

अब एक एसी सर्किट में एक इंडक्शन एल के व्यवहार पर विचार करें।यदि, संधारित्र के बजाय, अधिष्ठापन L का एक तार जनरेटर से जुड़ा होता है, तो जब एक साइनसॉइडल (हार्मोनिक) EMF को जनरेटर से कुंडल के टर्मिनलों तक आपूर्ति की जाती है, तो यह स्व-प्रेरण का EMF दिखाई देने लगेगा, क्योंकि जब इंडक्शन के माध्यम से करंट बदलता है, तो कॉइल का बढ़ता चुंबकीय क्षेत्र करंट को बढ़ने से रोकता है (लेनज़ का नियम), यानी, कॉइल एसी सर्किट में एक इंडक्टिव रेजिस्टेंस XL को तार के अलावा पेश करता है। प्रतिरोध आर.

किसी दिए गए कॉइल का इंडक्शन जितना अधिक होता है और जेनरेटर करंट की फ्रीक्वेंसी F उतनी ही अधिक होती है, इंडक्टिव रेसिस्टेंस XL जितना अधिक होता है और करंट I उतना ही छोटा होता है क्योंकि करंट के पास बसने का समय नहीं होता है क्योंकि सेल्फ-इंडक्शन का EMF कुंडल इसके साथ हस्तक्षेप करता है। और हर तिमाही में, कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा जनरेटर को वापस कर दी जाती है (फिलहाल हम तारों में होने वाले नुकसान की उपेक्षा करेंगे)।

प्रतिबाधा, R को ध्यान में रखते हुए

किसी वास्तविक दोलन परिपथ में, अधिष्ठापन L, समाई C और सक्रिय प्रतिरोध R श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।

स्रोत के हार्मोनिक EMF की अवधि के प्रत्येक तिमाही में विपरीत तरीके से करंट पर इंडक्शन और कैपेसिटेंस एक्ट: कैपेसिटर की प्लेटों पर चार्जिंग के दौरान वोल्टेज बढ़ जाता है, हालांकि करंट घटता है, और जैसे-जैसे करंट इंडक्शन के जरिए बढ़ता है, करंट, हालांकि यह इंडक्टिव रेजिस्टेंस का अनुभव करता है, लेकिन बढ़ता है और बना रहता है।

और डिस्चार्ज के दौरान: कैपेसिटर का डिस्चार्ज करंट शुरू में बड़ा होता है, इसकी प्लेटों पर वोल्टेज एक बड़ा करंट स्थापित करता है, और इंडक्शन करंट को बढ़ने से रोकता है, और इंडक्शन जितना अधिक होगा, डिस्चार्ज करंट उतना ही कम होगा। इस मामले में, सक्रिय प्रतिरोध आर विशुद्ध रूप से सक्रिय नुकसान का परिचय देता है। अर्थात्, स्रोत आवृत्ति f पर श्रृंखला में जुड़े L, C और R का प्रतिबाधा Z, इसके बराबर होगा:

प्रत्यावर्ती धारा के लिए ओम का नियम

प्रत्यावर्ती धारा के लिए ओम के नियम से, यह स्पष्ट है कि मजबूर दोलनों का आयाम EMF के आयाम के समानुपाती होता है और आवृत्ति पर निर्भर करता है। सर्किट का कुल प्रतिरोध सबसे छोटा होगा और करंट का आयाम सबसे बड़ा होगा, बशर्ते कि आगमनात्मक प्रतिरोध और दी गई आवृत्ति पर समाई एक दूसरे के बराबर हों, जिस स्थिति में अनुनाद होगा। दोलन सर्किट की गुंजयमान आवृत्ति के लिए एक सूत्र भी यहाँ से लिया गया है:

वोल्टेज अनुनाद

जब EMF स्रोत, समाई, अधिष्ठापन और प्रतिरोध एक दूसरे के साथ श्रृंखला में जुड़े होते हैं, तो ऐसे सर्किट में अनुनाद को श्रृंखला अनुनाद या वोल्टेज अनुनाद कहा जाता है। वोल्टेज प्रतिध्वनि की एक विशिष्ट विशेषता स्रोत के ईएमएफ की तुलना में समाई और अधिष्ठापन पर महत्वपूर्ण वोल्टेज है।

ऐसी तस्वीर दिखने की वजह साफ है। सक्रिय प्रतिरोध पर, ओम के नियम के अनुसार, एक वोल्टेज उर होगा, कैपेसिटेंस Uc पर, इंडक्शन Ul पर, और Uc से Ur का अनुपात बनाने के बाद, हम गुणवत्ता कारक Q का मान पा सकते हैं।कैपेसिटेंस में वोल्टेज स्रोत ईएमएफ का क्यू गुना होगा, वही वोल्टेज इंडक्शन पर लागू होगा।

यही है, वोल्टेज अनुनाद क्यू के एक कारक द्वारा प्रतिक्रियाशील तत्वों पर वोल्टेज में वृद्धि की ओर जाता है, और गुंजयमान धारा स्रोत के ईएमएफ, इसके आंतरिक प्रतिरोध और सर्किट आर के सक्रिय प्रतिरोध द्वारा सीमित होगी। इस प्रकार गुंजयमान आवृत्ति पर श्रृंखला सर्किट का प्रतिरोध न्यूनतम है।

वोल्टेज अनुनाद लागू करें

वोल्टेज अनुनाद की घटना में प्रयोग किया जाता है विभिन्न प्रकार के विद्युत फिल्टर, उदाहरण के लिए, यदि प्रेषित सिग्नल से एक निश्चित आवृत्ति के वर्तमान घटक को हटाना आवश्यक है, तो संधारित्र का एक सर्किट और श्रृंखला में जुड़ा एक प्रारंभ करनेवाला रिसीवर के साथ समानांतर में रखा जाता है, ताकि इस की गुंजयमान आवृत्ति धारा इसके माध्यम से एलसी सर्किट बंद हो जाएगा और वे रिसीवर तक नहीं पहुंचेंगे।

तब LC-सर्किट की गुंजयमान आवृत्ति से दूर एक आवृत्ति की धाराएँ भार में बिना रुके गुजरेंगी, और आवृत्ति में अनुनाद के करीब की धाराएँ LC-सर्किट के माध्यम से सबसे छोटा रास्ता खोज लेंगी।

या विपरीत। यदि केवल एक निश्चित आवृत्ति का करंट पास करना आवश्यक है, तो एलसी-सर्किट रिसीवर के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, फिर सर्किट की अनुनाद आवृत्ति पर सिग्नल घटक लगभग बिना नुकसान के लोड पर जाएंगे, और आवृत्तियों अनुनाद से बहुत दूर काफी कमजोर हो जाएगा और हम कह सकते हैं कि वे लोड तक बिल्कुल नहीं पहुंचेंगे। यह सिद्धांत रेडियो रिसीवरों पर लागू होता है जहां एक ट्यून करने योग्य ऑसिलेटिंग सर्किट को वांछित रेडियो स्टेशन की कड़ाई से परिभाषित आवृत्ति प्राप्त करने के लिए ट्यून किया जाता है।

सामान्य तौर पर, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में वोल्टेज अनुनाद एक अवांछनीय घटना है क्योंकि यह ओवरवॉल्टेज और उपकरण क्षति का कारण बनता है।

एक साधारण उदाहरण एक लंबी केबल लाइन है, जो किसी कारण से लोड से जुड़ा नहीं है, लेकिन साथ ही यह एक मध्यवर्ती ट्रांसफार्मर द्वारा खिलाया जाता है। वितरित कैपेसिटेंस और इंडक्शन के साथ ऐसी लाइन, अगर इसकी गुंजयमान आवृत्ति आपूर्ति नेटवर्क की आवृत्ति के साथ मेल खाती है, तो बस कट जाएगी और विफल हो जाएगी। आकस्मिक गुंजयमान वोल्टेज से केबल क्षति को रोकने के लिए, एक अतिरिक्त भार लगाया जाता है।

लेकिन कभी-कभी वोल्टेज अनुनाद हमारे हाथों में खेलता है, सिर्फ रेडियो ही नहीं। उदाहरण के लिए, ऐसा होता है कि ग्रामीण क्षेत्रों में नेटवर्क में वोल्टेज अप्रत्याशित रूप से गिर जाता है और मशीन को कम से कम 220 वोल्ट के वोल्टेज की आवश्यकता होती है। इस मामले में, वोल्टेज प्रतिध्वनि की घटना को बचाया जाता है।

मशीन के साथ श्रृंखला में प्रति चरण कई कैपेसिटर शामिल करने के लिए पर्याप्त है (यदि इसमें ड्राइव एक अतुल्यकालिक मोटर है), और इस प्रकार स्टेटर वाइंडिंग पर वोल्टेज बढ़ जाएगा।

यहां कैपेसिटर की सही संख्या का चयन करना महत्वपूर्ण है ताकि वे वाइंडिंग के आगमनात्मक प्रतिरोध के साथ-साथ अपने कैपेसिटिव प्रतिरोध के साथ नेटवर्क में वोल्टेज ड्रॉप की भरपाई कर सकें, अर्थात, प्रतिध्वनि के लिए सर्किट से थोड़ा संपर्क करके, आप बढ़ा सकते हैं लोड होने पर भी वोल्टेज गिरता है।

धाराओं की प्रतिध्वनि

जब EMF स्रोत, समाई, अधिष्ठापन और प्रतिरोध एक दूसरे के साथ समानांतर में जुड़े होते हैं, तो ऐसे सर्किट में प्रतिध्वनि को समानांतर अनुनाद या वर्तमान अनुनाद कहा जाता है।वर्तमान अनुनाद की एक विशिष्ट विशेषता स्रोत वर्तमान की तुलना में समाई और अधिष्ठापन के माध्यम से महत्वपूर्ण धाराएं हैं।

ऐसी तस्वीर दिखने की वजह साफ है। ओम के नियम के अनुसार सक्रिय प्रतिरोध के माध्यम से धारा U / R के बराबर होगी, समाई U / XC के माध्यम से, अधिष्ठापन U / XL के माध्यम से और IL से I के अनुपात की रचना करके, आप गुणवत्ता कारक का मान पा सकते हैं प्र। अधिष्ठापन के माध्यम से करंट स्रोत करंट का क्यू गुना होगा, वही करंट कैपेसिटर के अंदर और बाहर हर आधी अवधि में प्रवाहित होगा।

अर्थात्, धाराओं की प्रतिध्वनि क्यू के एक कारक द्वारा प्रतिक्रियाशील तत्वों के माध्यम से वर्तमान में वृद्धि की ओर ले जाती है, और गुंजयमान ईएमएफ स्रोत के ईएमएफ, इसके आंतरिक प्रतिरोध और सर्किट आर के सक्रिय प्रतिरोध द्वारा सीमित होगा। इस प्रकार, अनुनाद आवृत्ति पर, समांतर दोलन परिपथ का प्रतिरोध अधिकतम होता है।

गुंजयमान धाराओं का अनुप्रयोग

वोल्टेज अनुनाद की तरह, विभिन्न फिल्टर में वर्तमान अनुनाद का उपयोग किया जाता है। लेकिन सर्किट से जुड़ा, समानांतर सर्किट श्रृंखला एक के मामले में विपरीत तरीके से कार्य करता है: लोड के साथ समानांतर में स्थापित, समानांतर दोलन सर्किट सर्किट के गुंजयमान आवृत्ति के वर्तमान को लोड में पारित करने की अनुमति देगा , क्योंकि परिपथ का प्रतिरोध स्वयं अपनी गुंजयमान आवृत्ति पर अधिकतम होता है।

लोड के साथ श्रृंखला में स्थापित, समानांतर दोलन सर्किट गुंजयमान आवृत्ति संकेत प्रसारित नहीं करेगा, क्योंकि सभी वोल्टेज सर्किट पर गिरेंगे, और भार में गुंजयमान आवृत्ति संकेत का एक छोटा सा हिस्सा होगा।

तो, रेडियो इंजीनियरिंग में वर्तमान प्रतिध्वनि का मुख्य अनुप्रयोग ट्यूब जनरेटर और उच्च-आवृत्ति एम्पलीफायरों में एक निश्चित आवृत्ति के वर्तमान के लिए एक बड़े प्रतिरोध का निर्माण है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, महत्वपूर्ण आगमनात्मक और कैपेसिटिव घटकों के साथ भार के उच्च शक्ति कारक को प्राप्त करने के लिए वर्तमान अनुनाद का उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, प्रतिक्रियाशील शक्ति मुआवजा इकाइयां (केआरएम) कैपेसिटर एसिंक्रोनस मोटर्स और ट्रांसफॉर्मर की वाइंडिंग्स के साथ समानांतर में जुड़े होते हैं जो रेटेड से कम लोड के तहत काम करते हैं।

धाराओं (समानांतर अनुनाद) के अनुनाद को प्राप्त करने के लिए इस तरह के समाधान का सहारा लिया जाता है, जब उपकरण का आगमनात्मक प्रतिरोध नेटवर्क की आवृत्ति पर जुड़े कैपेसिटर की क्षमता के बराबर होता है, ताकि कैपेसिटर के बीच प्रतिक्रियाशील ऊर्जा प्रसारित हो और उपकरण, और उपकरण और नेटवर्क के बीच नहीं; इसलिए ग्रिड केवल तभी बिजली का उत्सर्जन करता है जब उपकरण चार्ज होता है और सक्रिय बिजली की खपत करता है।

जब उपकरण काम नहीं कर रहा होता है, तो नेटवर्क गुंजयमान सर्किट (बाहरी कैपेसिटर और उपकरण का अधिष्ठापन) के साथ समानांतर में जुड़ा होता है, जो नेटवर्क के लिए एक बहुत बड़े जटिल प्रतिबाधा का प्रतिनिधित्व करता है और कम करने की अनुमति देता है ऊर्जा घटक.