Em circuitos CA contendo resistores, indutores e capacitores, a tensão e a corrente em ambas as extremidades do circuito são geralmente fases diferentes. Se os parâmetros do circuito ou a frequência da energia forem ajustados para colocar a corrente em fase com a tensão da fonte de alimentação, o circuito se torna resistivo e o estado de funcionamento do circuito é chamado de ressonância.
O fenômeno de ressonância é um fenômeno específico em circuitos CA senoidais. É amplamente utilizado em engenharia eletrônica e de comunicação. Mas no sistema de energia, a ressonância pode perturbar o funcionamento normal do sistema.
A ressonância é geralmente dividida emressonância em série (também conhecida como ressonância de frequência variável)e ressonância paralela. Como o nome sugere, a ressonância em série refere-se à ressonância que ocorre em um circuito em série, enquanto a ressonância paralela se refere à ressonância que ocorre em um circuito paralelo.
Em um circuito em série composto por resistores, indutores e capacitores. Quando a reatância capacitiva XC é igual à reatância indutiva XL, ou seja, XC=XL. A fase da tensão U e da corrente I em um circuito é a mesma, e o circuito exibe comportamento resistivo puro, que é chamado de ressonância em série. Quando ocorre uma ressonância em série no circuito, a impedância total é minimizada e a corrente atingirá seu valor máximo.
Condições para que ocorra ressonância em série
Para que a ressonância ocorra em um circuito em série, certas condições devem ser atendidas.
Características do circuito ressonante em série
Quando o valor da impedância total é o menor e a tensão da fonte de alimentação é constante, a corrente é a mais alta e o circuito é resistivo. A tensão no capacitor ou indutor pode ser maior que a tensão da fonte de alimentação.
Mudanças de energia em um circuito durante a ressonância em série
O Q absorvido pelo circuito na fonte de alimentação é 0. Durante a ressonância, ocorre troca de energia entre os campos elétrico e magnético dentro do circuito, e a fonte de alimentação fornece energia apenas para R.
A alta tensão pode danificar o equipamento e a ressonância em série deve ser evitada em sistemas de energia, que é amplamente utilizada na engenharia de rádio.
Aplicação de circuito ressonante em série
Utiliza ressonância em série para gerar tensão de alta frequência de potência, aplicada em tecnologia de alta tensão, para conduzir testes de tensão suportável em equipamentos de energia, como transformadores. O método mais eficaz e direto para testar a resistência do isolamento de equipamentos elétricos é detectar com eficácia defeitos concentrados perigosos no equipamento.
Em rádios, circuitos ressonantes em série são frequentemente usados para selecionar sinais de rádio, um processo chamado sintonia. O diagrama a seguir mostra seu circuito típico.
Quando várias ondas de rádio de frequências diferentes geram sinais elétricos de frequências diferentes na antena, elas são induzidas através da bobina 1L para a bobina 2L. Se o circuito de oscilação ressoar com uma certa frequência de sinal, a corrente do sinal no circuito é a mais alta e uma tensão CU superior a Q vezes a tensão deste sinal é gerada em ambas as extremidades do capacitor. Para outros sinais de várias frequências, como não ocorre ressonância, a corrente no circuito é muito pequena, o que é suprimido pelo circuito. Portanto, o capacitor C pode ser alterado para alterar a frequência de ressonância do circuito para selecionar o sinal de rádio desejado.