Résonance parallèle: compréhension, calculs et applications en génie électrique

Lorsqu'on étudie l'électronique et les processus qui y sont associés, on ne peut ignorer un concept aussi important que la résonance actuelle. Outre l’électronique, ce phénomène physique a trouvé son application dans de nombreux domaines, notamment l’électrotechnique ou encore la médecine.

Étant donné que la résonance actuelle est activement utilisée dans la vie quotidienne, une compréhension de ses caractéristiques et de ses principes d'apparition et les domaines d'application sont nécessaires non seulement pour les spécialistes, mais aussi pour tous ceux qui s'intéressent à ce sujet et qui travaillent dans des domaines connexes. zones.

Définition et signification physique

La résonance du courant est un phénomène physique caractérisé par le fait que le courant dans un circuit électrique atteint sa valeur maximale en présence d'une certaine fréquence de courant alternatif. Ce phénomène n'est possible que dans un circuit à courant alternatif, puisque les éléments obligatoires qui provoquent la résonance sont la capacité et l'inductance, accordées sur la même fréquence.

La signification physique du phénomène devient claire si l’on considère l’aspect énergétique du processus. La résonance se produit lorsque l'énergie stockée dans le champ magnétique de la bobine devient égale à l'énergie du champ électrique du condensateur. Dans ce cas, les oscillations sont en phase opposée, grâce à quoi l'énergie est échangée.

Bases de la résonance en boucle parallèle

Une résonance qui se produit dans un circuit oscillant parallèle ou un circuit rlc est considérée comme parallèle. Un circuit parallèle contient 3 éléments principaux: r représente la résistance, l représente l'inductance et c représente la capacité. Chaque élément joue un rôle important dans la création de résonance.

La condition principale sous laquelle le circuit oscillatoire entre en résonance est la création de l'égalité XL = XC. Dans ce cas, la résistance du circuit oscillant au courant alternatif augmente considérablement, c'est-à-dire qu'une résistance résonante apparaît, exprimée par la formule R res = L / CR.

Analyse du phénomène de résonance dans un circuit parallèle

L'apparition d'une résonance dans un circuit parallèle se produit lorsque la tension qui lui est fréquemment appliquée, l'inductance de la bobine ou la capacité du condensateur change. Dans ce cas, la valeur de la fréquence angulaire nécessaire pour créer la résonance est déterminée par la formule v (0) = 1/√LC.

Lorsque certaines conditions sont remplies, la réactance est nulle et la résistance équivalente est activée. Dans ce cas, la tension et le courant d’entrée sont en phase. C'est la résonance, et la relation présentée devient la condition principale de son apparition.

Formules et calculs pour les courants de résonance

Il existe plusieurs formules d'analyse et de calcul bien connues, chacune visant à déterminer une caractéristique spécifique.

Trois formules de base :

• La formule qui détermine la fréquence de résonance est fres = 1 / (2π√LC) ;

Ici fres désigne la fréquence de résonance exprimée en hertz, π est une constante mathématique égale à la valeur 3,14..., L est l'inductance, et C est la capacité du circuit électrique.

• La formule pour déterminer l'amplitude des courants est Ires = Ui / (ωL) ;

Ici Ires est l'amplitude des courants, exprimée en ampères, Uya est la tension du puits sur le déphaseur, ω est la fréquence angulaire (2πf) et L est l'inductance.

• La formule de calcul de la résistance active à la résonance est Ract = Uya / Ires.

Ici Ract est la résistance active en ohms, Uya est la tension du puits sur le déphaseur et Ires est l'amplitude des courants.

La connaissance de ces formules permet aux ingénieurs et électriciens de concevoir et de configurer des circuits électriques avec une grande précision.

Comparaison des résonances parallèles et séries

Il existe deux principaux types de résonance de courant: la série et la parallèle. Dans le premier cas, on suppose une résistance minimale de la phase zéro, tandis que la résonance parallèle est caractérisée par la création égalité entre la résistance de l'inductance et de la capacité, qui sont de sens opposé et, par conséquent, se compensent ami.

Différences et conditions d'apparition d'une résonance de courant parallèle

Le type dépend directement des principes de connexion. Pour qu'une résonance parallèle des courants se produise, une connexion parallèle des éléments du circuit est nécessaire, et pour une résonance en série, une connexion série est requise.

Le parallèle se produit lorsqu'il existe une fréquence à laquelle les réactances ont des valeurs minimales. Pour la série, une fréquence est requise à laquelle l'égalité entre les réactances est établie.

Application pratique de la résonance série et parallèle

Comme le montre ce qui précède, la principale différence entre les phénomènes réside dans la manière dont les éléments réactifs sont connectés, ce qui affecte la définition de leurs domaines d'application.

La résonance parallèle a trouvé une utilisation active dans les circuits de contrôle de courant dans les appareils et équipements avec contrôle de fréquence. Quant à la résonance série, elle est efficacement utilisée pour créer des filtres, ainsi que des régulateurs de tension.

Lors du choix entre la résonance parallèle et série, vous devez prendre en compte les exigences du système et les conditions de son fonctionnement efficace. Si la tension est la clé, alors la résonance en série fera très bien l'affaire. Si la stabilité du courant ou de la fréquence est importante, la résonance parallèle convient.

Aspects pratiques de la résonance de courant dans un circuit oscillant parallèle

Pour mieux comprendre l'essence du phénomène, on peut le considérer à l'aide de l'exemple d'un circuit oscillant situé dans un circuit électronique. Ses principaux éléments sont une capacité, une bobine et une inductance connectées en parallèle.

La résonance est associée à l'apparition d'oscillations régulières d'une certaine fréquence lorsque l'énergie du champ électrique de la capacité se transforme en champ magnétique d'inductance. Une forte résistance commence, éliminant la possibilité d'un passage sans entrave du courant.

Lors de la mise sous tension, le condensateur accumule une charge égale à la tension nominale de la source de courant. Une fois la source éteinte, le condensateur se ferme dans le circuit en boucle, assurant ainsi un transfert ultérieur de la décharge vers la bobine. En le traversant, le courant provoque la génération d'un champ magnétique, à la suite duquel une force auto-inductive dirigée vers le courant est créée.

Méthodes de réglage des circuits

Le processus de configuration s'effectue en plusieurs étapes :

1. En fonction des spécificités d'une application ou d'un système particulier, la fréquence requise est déterminée. Par exemple, il peut s'agir de la fréquence d'une station de radio lorsqu'il s'agit de régler le récepteur.
2. Les éléments de circuit nécessaires sont sélectionnés, dont la valeur est établie sur la base de la formule de la fréquence de résonance et de la résistance requise.
3. Les éléments sélectionnés sont connectés et configurés. Il existe ici deux manières principales: modifier délibérément les valeurs d'inductance/capacité des éléments ou utiliser des composants réglables (variables).

Les options présentées sont les principales méthodes pour mettre un circuit en résonance. Après avoir terminé le processus de configuration, il est nécessaire de vérifier si la fréquence de résonance répond aux paramètres requis, ainsi que la stabilité du circuit à la fréquence définie. Ce contrôle est effectué à l'aide d'un équipement de mesure spécial.

Calcul de la capacité de résonance et de l'inductance

La capacité est calculée à l'aide de la formule :

C = 1 / (4π² * L * F), où L est l'inductance et F est la fréquence de résonance. À l'aide de la formule de capacité résonante, vous pouvez déterminer la capacité requise du condensateur pour atteindre l'état résonant du circuit.

Pour calculer l'inductance à la fréquence de résonance, la formule suivante est utilisée :

L = (1 / (4π² * C * F²)), où C est la capacité et F est la fréquence.

Comme le montrent les formules présentées, il existe une relation inverse entre la capacité de résonance et l'inductance. Une augmentation de la valeur de l'une de ces quantités entraîne une diminution de la valeur de la seconde.

Domaines d'utilisation

L'application de ce phénomène peut être rencontrée aussi bien dans des domaines hautement spécialisés que dans la vie quotidienne.

Applications industrielles et technologiques

La résonance parallèle a été largement utilisée dans les applications industrielles et technologiques. Par exemple, dans l’industrie automobile, ce phénomène est utilisé pour créer des champs électromagnétiques permettant de déterminer l’état du moteur et de tous les principaux systèmes.

Sur la base de la résonance, des paramètres tels que la température, la pression ou les vibrations sont mesurés et contrôlés. Des diagnostics généraux des systèmes sont également effectués. La résonance est utilisée, entre autres, dans une grande variété de filtres, de dispositifs médicaux et d’applications.

Ingénierie des télécommunications et de la radio

Les récepteurs et émetteurs radio fonctionnent en se syntonisant sur les fréquences souhaitées. Un circuit oscillant est utilisé pour amplifier le signal et assurer le transfert d'informations. Ce processus n'est possible que si la fréquence du signal correspond à la fréquence de résonance du circuit, qui est également utilisée lors de l'installation des téléviseurs et autres équipements.

L'importance du phénomène pour l'électronique et l'électrotechnique modernes

L'utilisation de la résonance garantit le fonctionnement le plus efficace des appareils et systèmes électriques/électroniques. La résonance est utilisée pour régler, amplifier et filtrer les signaux. Les propriétés de ce phénomène permettent d'obtenir une puissance et une sélectivité maximales des signaux dans le domaine radio, ainsi que la suppression des signaux non résonants.

Conclusion

La résonance actuelle est un phénomène physique basé sur l'interaction de l'inductance et de la capacité dans un circuit. Le choix entre résonance parallèle ou série se fait en fonction des exigences du système et des résultats souhaités. L'utilisation de la résonance vous permet d'amplifier, d'accorder et de réguler diverses fréquences, grâce auxquelles elle le phénomène a trouvé des applications dans l'électronique, l'électrotechnique, la médecine esthétique, l'ingénierie radio et télécommunications.

Publié le 23/11/2023 Mis à jour le 23/11/2023 par l'utilisateur Elvira Kassimova