Serijska rezonancijaje poseban fenomen koji se javlja u serijskom krugu sastavljenom od R, L i C komponenti pod određenim uvjetima. Kompleksna impedancija kruga serije R, L i C prikazanog na slici 1, pobuđena sinusnim naponom Us, je:
Slika 1 Slika 2
Kada se mijenja od nule do beskonačnosti, X se mijenja od - ∞ do +∞; Kada je ω<ω o,="" x＜0,="" the="" circuit="" is="" capacitive;="" when="" ω="">ω o, X＞0, Krug je induktivan; Kada je ω=ω o, impedancija kruga Z (ω o)=R je čisti otpor; Napon i struja su u fazi, a radno stanje kruga u to vrijeme naziva se rezonancijom. Budući da se ova rezonancija javlja u serijskom krugu R, L i C, naziva se i serijska rezonancija. Jednadžba 1 je uvjet da serijski krug rezonira. Iz ove jednadžbe, rezonantna kutna frekvencija ω o može se dobiti na sljedeći način:
Prema jednadžbi (2), rezonantna frekvencija serijskog kruga određena je vlastitim parametrima L i C i neovisna je o vanjskim uvjetima. Također je poznata kao prirodna frekvencija kruga; Kada je frekvencija napajanja konstantna, parametri kruga L ili C mogu se podesiti kako bi prirodna frekvencija kruga bila u skladu s frekvencijom napajanja i rezonirala, kao što je indukcijska metoda pojačanja rezonancije frekvencije snage; Kada su parametri kruga konstantni, do rezonancije može doći promjenom frekvencije napajanja kako bi odgovarala prirodnoj frekvenciji kruga, također poznata kao metoda frekvencijske modulacije.
Kada serijski krug rezonira, njegova reaktancija X (ω o)=0, tako da se kompleksna impedancija kruga pojavljuje kao čisti otpor, a impedancija je na svojoj minimalnoj vrijednosti; Tijekom rezonancije, iako je reaktancija prisutna, i induktivna i kapacitivna reaktancija nisu -nula. Induktivna ili kapacitivna reaktancija tijekom rezonancije je karakteristična impedancija serijskog rezonantnog kruga, označena kao ρ, tj.
Omjer karakteristične impedancije i otpora obično se koristi u inženjerstvu za karakterizaciju performansi rezonantnih krugova, a taj se omjer naziva faktor kvalitete serijskog kruga, predstavljen s Q, što je veličina određena parametrima kruga R, L i C.
Kada su u serijskoj rezonanciji, naponi svake komponente u krugu su
Iz jednadžbe (3) može se vidjeti da iako je ukupni reaktivni napon 0 tijekom rezonancije, napon induktora i napon kondenzatora nisu nula, njihove efektivne vrijednosti su jednake, a obje su Q puta primijenjeni napon. Međutim, napon induktora vodi ispred primijenjenog napona za 900, napon kondenzatora zaostaje za primijenjenim naponom za 900, a napon otpora i primijenjeni napon jednaki su i u fazi. Sav primijenjeni napon se dovodi na otpornik R, a napon na otporniku doseže svoju maksimalnu vrijednost. Odnos fazora struje napona svake komponente prikazan je na slici 3.
Kada je Q vrijednost kruga visoka (Q vrijednostserijski rezonantni uređajpojačanje je općenito veće od 10, do 10-30), vrijednosti napona induktora i napona kondenzatora bit će mnogo veće od vrijednosti primijenjenog napona. Relativno mali ispitni napon može se koristiti za generiranje visokog ispitnog napona na ispitivanoj opremi, čime se smanjuje kapacitet rezonantnog napajanja pobude na samo 1/Q ispitnog kapaciteta.
Slika 3. fazorski dijagram serijskog rezonantnog kruga
Prema analizi jednadžbe (2), postoje dvije metode rezonantnog pojačanja: metoda rezonantnog pojačanja frekvencije snage i metoda rezonantnog pojačanja konverzije frekvencije. Metoda rezonantnog pojačanja frekvencije snage uglavnom se koristi za ispitivanje generatora, transformatora i kapacitivnih naponskih transformatora. Metoda rezonantnog pojačanja pretvorbe frekvencije uglavnom se koristi za ispitivanje umreženih kabela, koji mogu zadovoljiti zahtjeve kabela različitih duljina i kapaciteta unutar velikog raspona.
Sustav rezonantnog pojačanja frekvencije snage je sustav koji uzrokuje rezonanciju između induktora i kondenzatora ispitnog objekta u uvjetima frekvencije struje (50 Hz u ispitivanju na terenu), generirajući napon visoke frekvencije snage. Sustav rezonantnog pojačanja frekvencije snage općenito koristi metodu podešavanja reaktancije induktiviteta za izazivanje rezonancije između reaktora i kondenzatora ispitnog objekta pod djelovanjem izvora pobude, što se obično naziva induktivna modulacija. Također je moguće promijeniti kapacitet ispitnog sustava paralelnim spajanjem kondenzatora na oba kraja ispitnog uzorka, tako da rezonira s reaktorom pod djelovanjem izvora pobude, što se obično naziva podešavanjem kapaciteta. Također je moguće istovremeno mijenjati induktivitet reaktora i kapacitivnost ispitivanog sustava kako bi se postigla rezonancija, što se obično naziva modulacija induktiviteta i kapacitivnosti. Indukcijski tip obično usvaja metodu podešavanja zračnog raspora reaktora sa željeznom jezgrom, koji može kontinuirano i glatko podešavati vrijednost induktiviteta i relativno je jednostavan za rukovanje. Međutim, kapacitivnost se ne može kontinuirano podešavati, tako da se metoda indukcije ili metoda podešavanja kapacitivnosti općenito koristi za-rad na licu mjesta.