En los circuitos de CA que contienen resistencias, inductores y condensadores, el voltaje y la corriente en ambos extremos del circuito son generalmente fases diferentes. Si los parámetros del circuito o la frecuencia de alimentación se ajustan para que la corriente esté en fase con el voltaje de la fuente de alimentación, el circuito se vuelve resistivo y el estado de funcionamiento del circuito se llama resonancia.
El fenómeno de resonancia es un fenómeno específico de los circuitos de CA sinusoidales. Es ampliamente utilizado en ingeniería electrónica y de comunicaciones. Pero en el sistema eléctrico, la resonancia puede alterar el funcionamiento normal del sistema.
La resonancia generalmente se divide enresonancia en serie (también conocida como resonancia de frecuencia variable)y resonancia paralela. Como sugiere el nombre, la resonancia en serie se refiere a la resonancia que ocurre en un circuito en serie, mientras que la resonancia en paralelo se refiere a la resonancia que ocurre en un circuito en paralelo.
En un circuito en serie compuesto por resistencias, inductores y condensadores. Cuando la reactancia capacitiva XC es igual a la reactancia inductiva XL, es decir, XC=XL. La fase del voltaje U y la corriente I en un circuito es la misma y el circuito exhibe un comportamiento resistivo puro, lo que se llama resonancia en serie. Cuando se produce una resonancia en serie en el circuito, la impedancia total se minimiza y la corriente alcanzará su valor máximo.
Condiciones para que se produzca la resonancia en serie.
Para que se produzca resonancia en un circuito en serie, se deben cumplir ciertas condiciones.
Características del circuito resonante en serie.
Cuando el valor de impedancia total es el más pequeño y el voltaje de la fuente de alimentación es constante, la corriente es la más alta y el circuito es resistivo. El voltaje en el capacitor o inductor puede ser mayor que el voltaje de la fuente de alimentación.
Cambios de energía en un circuito durante la resonancia en serie.
El Q absorbido por el circuito en la fuente de alimentación es 0. Durante la resonancia, se produce un intercambio de energía entre los campos eléctrico y magnético dentro del circuito, y la fuente de alimentación solo proporciona energía a R.
El alto voltaje puede dañar los equipos y se debe evitar la resonancia en serie en los sistemas de energía, que se usa ampliamente en la ingeniería de radio.
Aplicación del circuito resonante en serie.
Utiliza resonancia en serie para generar voltaje de frecuencia de alta potencia, aplicado en tecnología de alto voltaje, para realizar pruebas de voltaje soportado en equipos eléctricos como transformadores. El método más eficaz y directo para probar la resistencia del aislamiento de equipos eléctricos es detectar eficazmente defectos concentrados peligrosos en el equipo.
En las radios, los circuitos resonantes en serie se utilizan a menudo para seleccionar señales de radio, un proceso llamado sintonización. El siguiente diagrama muestra su circuito típico.
Cuando varias ondas de radio de diferentes frecuencias generan señales eléctricas de diferentes frecuencias en la antena, se inducen a través de la bobina 1L a la bobina 2L. Si el circuito de oscilación resuena con una determinada frecuencia de señal, la corriente de la señal en el circuito es la más alta y se genera un voltaje CU superior a Q veces el voltaje de esta señal en ambos extremos del condensador. Para otras señales de diversas frecuencias, debido a que no se produce resonancia, la corriente en el circuito es muy pequeña, lo que el circuito suprime. Por lo tanto, el condensador C se puede cambiar para cambiar la frecuencia de resonancia del circuito para seleccionar la señal de radio deseada.