¿Puede la resonancia aumentar la frecuencia?

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Me gustaría saber qué pasaría si una carga capacitiva está conectada al secundario de un transformador. Simulé el circuito en Proteus. La inductancia de la bobina secundaria fue de 0.1 H. y la frecuencia del suministro es de 50 Hz. La bobina secundaria produce 15V pico a pico.

Conecté un condensador a través de los terminales de la bobina secundaria.

Cuando la reactancia capacitiva de la carga es igual a la reactancia inductiva de la bobina secundaria (Resonancia a 50 Hz), ¡encontré que el voltaje se incrementa a aproximadamente 50 V pico a pico! (El valor del condensador era 100uF o 101uF).

Primero, pensé que el error estaba en el simulador, así que conecté una pequeña resistencia en serie con el condensador. Probé de 1 ohm a 50 ohm. El voltaje se redujo, pero era aún más alto que 15V pico a pico.

  1. ¿Por qué la resonancia aumenta el voltaje?

  2. Si necesito aumentar el voltaje, ¿por qué la resonancia debe ser de 50 Hz, que es la frecuencia del suministro? ¿Por qué el voltaje no aumenta a una frecuencia de 2 KHz?

  3. Si hice este experimento prácticamente, ¿se desgastará el transformador?

Muchas gracias,

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta Michael George

1 respuesta

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La frecuencia de resonancia de un circuito LC está dada por

$$ f = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$

y conectar los valores que has elegido da

$$ f = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {0.1 \ cdot 100 \ mu}} = \ frac {1} {2 \ pi \ cdot 0.00316} = 50.3 ~ Hz $$

Por lo tanto, su frecuencia de resonancia está casi exactamente en la frecuencia de red de 50 Hz.

  
  1. ¿Por qué la resonancia aumenta el voltaje?
    2.   

Es como empujar un columpio o péndulo. Si lo haces a la frecuencia natural de oscilación y en el punto correcto del ciclo, cada impulso aumentará un poco más. En el caso del péndulo o la resistencia del aire de giro limitará la amplitud de la oscilación. En el circuito LC, la resistencia interna causará pérdidas que aumentarán con el aumento de la amplitud hasta que se alcance un equilibrio.

  
  1. ¿Por qué la tensión no aumenta a una frecuencia de 2 KHz?
    2.   

Ver la fórmula.

  
  1. Si hice este experimento en la práctica, ¿se desgastará el transformador?
    2.   

La vida útil de los transformadores está determinada principalmente por la temperatura, que generalmente es el resultado de demasiada corriente o ruptura del aislamiento, como resultado de la aplicación de un voltaje demasiado alto. Necesitará conocer el voltaje de ruptura del aislamiento del bobinado para darse cuenta de eso. A 50 V es poco probable que tenga un problema.

    
respondido por el Transistor

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