Электромагнитные процессы при непосредственном возбуждении последовательного резонансного контура прямоугольными импульсами напряжения

Abstract

RU: Цель работы. Получение аналитических амплитудно-временных зависимостей возбуждаемых токов и численных оценок их характеристик при непосредственном возбуждении резонансного последовательного активно-реактивного контура периодическими сериями из прямоугольных униполярных или осциллирующих импульсов напряжения. Методы исследования. Математический аппарат теории электрических цепей в расчётах переходных процессов при подключении последовательных резонансных контуров. Численные оценки характеристик протекающих электромагнитных процессов. Полученные результаты. Определены амплитудно-временные формы тока в последовательном активнореактивном контуре при его резонансном возбуждении периодическими сериями из прямоугольных униполярных или осциллирующих импульсов напряжения с резонансной частотой их следования. Выполнены численные оценки характеристик возбуждаемых токов. Отмечена несколько большая эффективность униполярного возбуждения гармонических процессов в сравнении с возбуждением осциллирующими последовательностями периодических импульсов напряжения. Показано, что с увеличением добротности резонансного контура – Q вклад высших спектральных составляющих вне зависимости от вида входного напряжения существенно падает, и при Q >> 1 возбуждаемый ток становится строго гармоническим. Научная новизна. Научная новизна настоящей работы состоит в получении аналитических амплитудновременных зависимостей и численных оценок для возбуждаемых токов при непосредственном подключении источника ангармонического напряжения к последовательному резонансному контуру и инициирована практическими задачами в разработках электротехнических устройств, реальная действенность которых возможна только в условиях, достаточно близких к резонансным. Практическая ценность. Полученные выражения для токов, возбуждаемых при непосредственном подключении источника ангармонического напряжения к последовательному резонансному активно-реактивному контуру, и результаты проведенного анализа необходимы для проектирования электротехнических устройств с резонансными компонентами. Весьма перспективным в направлении дальнейших исследований видится решение задачи и анализа процессов в системе из двух индуктивно-связанных последовательных резонансных контуров, возбуждаемых временной последовательностью ангармонических сигналов. UK: Мета роботи. Отримання аналітичних амплітудно-часових залежностей струмів, що збуджуються і чисельних оцінок їх характеристик при безпосередньому збудженні резонансного послідовного активнореактивного контуру періодичними серіями з прямокутних уніполярних або коливальних імпульсів напруги. Методи дослідження. Математичний апарат теорії електричних ланцюгів в розрахунках перехідних процесів при підключенні послідовних резонансних контурів. Чисельні оцінки характеристик протікають електромагнітних процесів. Отримані результати. Визначено амплітудно-часові форми струму в послідовному активно-реактивному контурі при його резонансному збудженні періодичними серіями з прямокутних уніполярних або коливальних імпульсів напруги з резонансною частотою їх слідування. Виконано чисельні оцінки характеристик порушуваних струмів. Відзначена дещо більша ефективність уніполярного збудження гармонічних процесів у порівнянні із збудженням осцилюючими послідовностями періодичних імпульсів напруги. Показано, що із підвищенням добротності резонансного контуру – Q внесок вищих спектральних складових незалежно від виду вхідної напруги істотно падає, та при Q >> 1 струм, що збуджується стає строго гармонічним. Наукова новизна. Наукова новизна представленої роботи полягає в отриманні аналітичних амплітудночасових залежностей та чисельних оцінок для струмів, що збуджуються при безпосередньому підключенні джерела ангармонічної напруги до послідовного резонансного контуру і ініційована практичними завданнями в розробках електротехнічних пристроїв, реальна дієвість яких можлива тільки в умовах, досить близьких до резонансних. Практична цінність. Отримані вирази для струмів, що збуджуються за безпосереднього підключення джерела ангармонічної напруги до послідовного резонансного активно-реактивного контуру, і результати проведеного аналізу необхідні для проектування електротехнічних пристроїв із резонансними компонентами. Доволі перспективним у напрямку подальших досліджень є рішення задачі та аналізу процесів у системі із двох індуктивно-пов'язаних послідовних резонансних контурів, що збуджуються часовою послідовністю ангармонічних сигналів. EN: Purpose. Obtaining the analytical amplitude-time dependencies of exited currents and numerical estimations of their characteristics with direct excitation of resonant sequential active-reactive circuit by periodic series of rectangular unipolar or oscillating voltage pulses. Methodology. The mathematical apparatus of the theory of electric circuit in transients calculations when connecting serial resonant circuits. Numerical estimations of the occurring electromagnetic processes characteristics. Findings. The amplitude-time forms of current in a series active-reactive circuit are determined during its resonant excitation by the periodic series of the rectangular unipolar or oscillating voltage pulses with a resonant repetition rate. Numerical estimates of the characteristics of the excited currents are performed. The somewhat higher efficiency of unipolar excitation of harmonic processes is noted in comparison with the excitation of periodic voltage pulses by oscillating sequences. It is shown that with an increase in the quality factor of the resonance circuit - Q, the contribution of the higher spectral components, regardless of the input voltage type, substantially decreases, and for Q >> 1 the excited current becomes strictly harmonic. Originality. The scientific novelty of the present work consists in obtaining analytical amplitude-time dependences and numerical estimates for the excited currents by directly connecting the anharmonic voltage source to a series resonant circuit and is initiated by practical tasks in the development of electrical devices, the real effectiveness of which is possible only under conditions close to resonant. Practical value. The obtained expressions for the currents excited by directly connecting the anharmonic voltage source to the series resonant active-reactive circuit, and the results of the analysis are necessary for the design of electrical devices with resonant components. It seems very promising in the direction of further research to solve the problem and analyze processes in a system of two inductively coupled series resonant circuits excited by a time sequence of anharmonic signals.