Résonance de série simple
Un effet similaire se produit dans les circuits inductifs/capacitifs en série. Lorsqu'un état de résonance est atteint (réactances capacitive et inductive égales), les deux impédances s'annulent et l'impédance totale tombe à zéro ! Exemple :
Circuit résonant en série simple.
Avec l'impédance série totale égale à 0 à la fréquence de résonance de 159,155 Hz, le résultat est un court-circuit à travers la source d'alimentation CA à la résonance. Dans le circuit tracé ci-dessus, ce ne serait pas bon.
Je vais ajouter une petite résistance (figure ci-dessous) en série avec le condensateur et l'inducteur pour maintenir le courant de circuit maximal quelque peu limité, et effectuer une autre analyse SPICE sur la même plage de fréquences.
Circuit résonant en série adapté à SPICE.
Circuit lc
Tracé de circuit résonant en série du courant I(v1).
Comme auparavant, l'amplitude du courant du circuit augmente de bas en haut, tandis que la fréquence augmente de gauche à droite. Le pic est toujours considéré comme étant au point de fréquence tracé de 157,9 Hz, le point analysé le plus proche de notre point de résonance prédit de 159,155 Hz.
Cela suggérerait que notre formule de fréquence de résonance est aussi vraie pour les circuits LC en série simples que pour les circuits LC parallèles simples, ce qui est le cas :
Un mot d'avertissement s'impose avec les circuits résonants LC série :en raison des courants élevés qui peuvent être présents dans un circuit LC série à la résonance, il est possible de produire des chutes de tension dangereusement élevées aux bornes du condensateur et de l'inductance, car chaque composant possède impédance importante.
Nous pouvons éditer la netlist SPICE dans l'exemple ci-dessus pour inclure un tracé de tension aux bornes du condensateur et de l'inducteur pour montrer ce qui se passe.
Circuit lc
Tracé de Vc=V(2,3) 70 V crête, VL=v(3) 70 V crête, I=I(V1#branch) 0,532 A crête .
Selon SPICE, la tension aux bornes du condensateur et de l'inductance atteint un pic quelque part autour de 70 volts !
C'est assez impressionnant pour une alimentation qui ne génère que 1 volt. Inutile de dire que la prudence est de mise lors de l'expérimentation de circuits comme celui-ci. La tension SPICE est inférieure à la valeur attendue en raison du petit nombre (20) d'étapes dans la déclaration d'analyse AC (.ac lin 20 100 200). Quelle est la valeur attendue ?
Les valeurs attendues pour la tension du condensateur et de l'inductance sont de 100 V. Cette tension sollicitera ces composants à ce niveau et ils doivent être évalués en conséquence. Cependant, ces tensions sont déphasées et s'annulent, ce qui donne une tension totale sur les trois composants de seulement 1 V, la tension appliquée. Le rapport de la tension du condensateur (ou de l'inductance) à la tension appliquée est le facteur « Q ».
Q =VL/VR =VC/VR
AVIS :
- L'impédance totale d'un circuit LC en série se rapproche de zéro lorsque la fréquence d'alimentation se rapproche de la résonance.
- La même formule pour déterminer la fréquence de résonance dans un circuit de réservoir simple s'applique également aux circuits en série simples.
- Des tensions extrêmement élevées peuvent se former sur les composants individuels des circuits LC en série à la résonance, en raison des flux de courant élevés et des impédances substantielles des composants individuels.
FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :
- Fiche de travail sur les circuits CA en série et en parallèle
Technologie industrielle