Расчёт резонансной частоты LC-контура

Параметры LC-контура
Индуктивность реактора или катушки LC-контура в миллигенри. Стандартный диапазон фильтровых реакторов — 0,1–50 мГн.
Ёмкость конденсаторной батареи или отдельного конденсатора контура в микрофарадах. Стандартный диапазон — 1–10 000 мкФ.
Диагностика и условия
Номинальная частота питающей сети: 50 Гц в РФ и Европе, 60 Гц в США и Японии. По умолчанию принимается 50 Гц. Используется для сопоставления резонанса с гармониками сети.
Эквивалентное сопротивление потерь контура (активное сопротивление катушки и обмоток). Если не задано, добротность и полоса пропускания не определяются.
Войти для сохранения

Нормативная база

Всего документов: 1
Последняя проверка: 25.09.2026
Следующая проверка: 25.09.2027
Проверил: Воробьев Александр Владимирович, разработчик платформы

ГОСТ 32144-2013

Действует

ГОСТ 32144-2013 (МЭК 61000-2-2:2002, МЭК 61000-2-12:2011) «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»

Введён в действие: 01.07.2014
Утверждён: Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
Использованные разделы:
  • Раздел 4.2.1 «Отклонение частоты» — номинальная частота и допустимые отклонения
  • Раздел 4.2.3 «Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения» — нормы THD (Ku)
  • Таблица 1 — нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициентов n-х гармонических составляющих напряжения
Проверено: 25.09.2026 — Воробьев А.В., разработчик платформы

Используются нормы отклонения частоты (номинал 50 Гц, ±0,2 Гц и ±0,4 Гц), нормы суммарного коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения (8% и 12%), а также табличные значения коэффициентов гармонических составляющих напряжения для нечётных гармоник от 3-й до 25-й. Изменений в используемых разделах с момента введения не зафиксировано.

Правовая оговорка: Результаты расчёта носят справочный характер и не заменяют проектную документацию. Перед принятием технических решений необходима проверка аттестованным специалистом. Нормативные документы, использованные в калькуляторе, актуальны по состоянию на дату последней проверки; при проектировании необходимо сверяться с действующими редакциями на официальных сайтах Росстандарта и Минэнерго России. Расчёт резонансной частоты LC-контура не заменяет расчёт токов высших гармоник и проверку термической стойкости оборудования; для проектных задач требуется гармонический анализ по фактическому составу нелинейной нагрузки.
История проверок
  • 25.09.2026 — Воробьев А.В., разработчик платформы : Первичная верификация нормативной базы калькулятора резонансной частоты LC-контура. Проверен состав разделов ГОСТ 32144-2013, соответствие выписанных значений нормам отклонения частоты и коэффициентам гармонических составляющих напряжения. Изменения в стандарт с момента введения не вносились.

Технический паспорт калькулятора

Автор: Воробьёв Александр Владимирович · Редакция 1.0.0 · Проверено 25.09.2026

Методика расчёта резонансной частоты LC-контура

Методика расчёта резонансной (собственной) частоты идеального LC-контура без активных потерь. Резонансная частота f определяется из условия равенства модулей реактивных сопротивлений индуктивности X_L = 2πfL и ёмкости X_C = 1/(2πfC). При резонансе полное реактивное сопротивление последовательного контура стремится к нулю, а параллельного — к бесконечности, а фазовый сдвиг между током и напряжением обращается в ноль. Калькулятор вычисляет резонансную частоту f (Гц), угловую резонансную частоту ω (рад/с) и период собственных колебаний T (мс). Результат сопоставляется с номинальной частотой сети 50 Гц и частотами высших гармоник (150, 250, 350, 550, 650 Гц) по ГОСТ 32144-2013 для оценки применимости контура в качестве фильтра гармоник.

Основные формулы

  • Резонансная частота LC-контура: f = 1 / (2π × √(L × C))
    Резонансная частота идеального LC-контура в герцах. L — индуктивность в генри, C — ёмкость в фарадах. На этой частоте модули реактивных сопротивлений катушки X_L = 2πfL и конденсатора X_C = 1/(2πfC) равны по модулю и взаимно компенсируются, а входное реактивное сопротивление контура равно нулю (последовательный контур) или бесконечности (параллельный контур).
  • Угловая резонансная частота: ω = 2π × f = 1 / √(L × C)
    Угловая (круговая) резонансная частота в радианах в секунду. Связана с циклической частотой f через множитель 2π. Используется в уравнениях переходных процессов и при расчёте характеристического сопротивления контура ρ = ωL = 1/(ωC).
  • Период колебаний LC-контура: T = 1 / f = 2π × √(L × C)
    Период собственных (свободных) колебаний контура — величина, обратная резонансной частоте. Вычисляется в секундах, для инженерных расчётов приводится в миллисекундах. Показывает длительность одного полного цикла обмена энергией между электрическим полем конденсатора и магнитным полем катушки.
  • Пересчёт единиц индуктивности и ёмкости: L[Гн] = L[мГн] / 1000; C[Ф] = C[мкФ] × 10⁻⁶
    Приведение входных значений к основным единицам СИ. Индуктивность переводится из миллигенри в генри делением на 1000, ёмкость — из микрофарад в фарады умножением на 10⁻⁶. Все дальнейшие вычисления выполняются в единицах СИ во избежание ошибок размерности.
  • Частоты высших гармоник: f_n = n × f_1
    Частота n-й гармоники равна произведению номера гармоники на частоту основной гармоники f_1 = 50 Гц. Для сети 50 Гц: 3-я гармоника — 150 Гц, 5-я — 250 Гц, 7-я — 350 Гц, 11-я — 550 Гц, 13-я — 650 Гц. Используется для проверки, не совпадает ли резонансная частота контура с частотой высшей гармоники, что привело бы к резонансному усилению токов и напряжений гармоник.
  • Проверка отклонения резонансной частоты от номинала сети: |f_рез − f_ном| ≤ Δf_доп
    Проверка, не попадает ли резонансная частота контура в нормируемый диапазон отклонения частоты сети. Нормальное отклонение частоты — ±0,2 Гц, максимально допустимое — ±0,4 Гц от номинальных 50 Гц. Попадание резонанса в этот диапазон для силовой цепи недопустимо и требует отстройки контура.
  • Нормирование суммарного искажения синусоидальности: THD ≤ THD_доп
    Проверка применимости контура в качестве фильтра гармоник по суммарному коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения. Для сетей 0,38 кВ предельно допустимое значение THD составляет 8 %. Если контур предназначен для фильтрации, его резонансная частота должна быть настроена на частоту подавляемой гармоники.

Пошаговая инструкция

  1. Шаг 1. Укажите индуктивность катушки L в миллигенри (мГн). Это может быть значение по паспорту дросселя или измеренное прибором.
  2. Шаг 2. Укажите ёмкость конденсатора C в микрофарадах (мкФ) по маркировке или паспорту.
  3. Шаг 3. Движок пересчитывает входные значения в единицы СИ: индуктивность из мГн в Гн, ёмкость из мкФ в Ф.
  4. Шаг 4. Вычисляется произведение L × C (Гн·Ф) и извлекается квадратный корень √(L × C).
  5. Шаг 5. Резонансная частота определяется по формуле f = 1 / (2π × √(L × C)) и округляется до трёх знаков.
  6. Шаг 6. Вычисляется угловая частота ω = 2πf (рад/с) и период T = 1/f (мс).
  7. Шаг 7. Резонансная частота сопоставляется с номинальной частотой 50 Гц и частотами высших гармоник 150, 250, 350, 550, 650 Гц по ГОСТ 32144-2013.
  8. Шаг 8. Если резонансная частота совпадает с частотой одной из гармоник или с номинальной частотой сети, выдаётся предупреждение о возможном резонансном усилении токов и напряжений.

Ограничения

  • Не учитывается активное сопротивление контура. В реальных цепях потери снижают добротность Q и расширяют полосу пропускания, сдвигая реальный резонанс вблизи номинального значения.
  • Не учитывается нелинейность ферромагнитного сердечника катушки индуктивности при больших токах — насыщение снижает эффективную индуктивность и сдвигает реальную резонансную частоту.
  • Не учитываются температурные изменения индуктивности и ёмкости. Для прецизионных фильтров требуется учёт ТКЕ конденсатора и ТКИ катушки.
  • Не учитывается взаимное влияние соседних контуров и связанных индуктивностей — взаимоиндукция может существенно сместить резонанс.
  • Не учитывается старение конденсаторов (уход ёмкости со временем) и деградация изоляции катушки.
  • Для высокочастотных контуров (свыше 1 МГц) не учитываются скин-эффект, эффект близости и паразитная ёмкость обмотки катушки.

Допущения

  • Контур рассматривается как идеальный LC-контур без активных потерь. Сопротивление потерь R, добротность Q и полоса пропускания в расчёте не учитываются.
  • Индуктивность и ёмкость приняты постоянными и не зависящими от частоты, температуры и протекающего тока. Нелинейность ферромагнитного сердечника и эффект насыщения не учитываются.
  • Не учитываются паразитные параметры: межвитковая ёмкость катушки, индуктивность выводов конденсатора, сопротивление соединительных проводников и монтажа.
  • Частоты высших гармоник вычисляются как кратные 50 Гц (3-я — 150 Гц, 5-я — 250 Гц, 7-я — 350 Гц, 11-я — 550 Гц, 13-я — 650 Гц) в соответствии с ГОСТ 32144-2013.

Особые случаи

  • Индуктивность или ёмкость равны нулю: Деление на ноль невозможно. Движок возвращает ошибку валидации: оба значения должны быть строго больше нуля (min > 0 в form_schema). Ошибка выводится как success: false с текстом сообщения.
  • Очень малые значения L и C: Резонансная частота становится очень большой (сотни кГц и выше). Точность расчёта падает из-за паразитной ёмкости обмотки катушки и индуктивности выводов конденсатора. Для таких частот требуется учёт паразитных параметров.
  • Резонансная частота совпадает с частотой высшей гармоники сети: Движок выдаёт предупреждение о возможном резонансном усилении токов и напряжений данной гармоники. Требуется смещение резонансной частоты отстройкой L или C либо применение демпфирующих цепей.
  • Резонансная частота попадает в диапазон отклонения частоты сети (49,8–50,2 Гц): Недопустимо для силовой цепи — возникает резонанс на основной частоте с неограниченным ростом токов. Движок выдаёт предупреждение уровня warning с указанием норм по ГОСТ 32144-2013.

Графики и визуализация

Наглядное представление зависимости параметров:

Зависимость резонансной частоты от индуктивностиПри увеличении индуктивности резонансная частота снижается обратно пропорционально квадратному корню из L. График построен для постоянной ёмкости 100 мкФ. Увеличение индуктивности в 4 раза снижает частоту в 2 раза.Зависимость резонансной частоты от индуктивностиИндуктивность, мГнРезонансная частота, Гц0.0115.8231.5347.3463.0578.812.55102550100250500

При увеличении индуктивности резонансная частота снижается обратно пропорционально квадратному корню из L. График построен для постоянной ёмкости 100 мкФ. Увеличение индуктивности в 4 раза снижает частоту в 2 раза.

Параметры: Ёмкость C, мкФ = 100

Зависимость резонансной частоты от ёмкостиПри увеличении ёмкости резонансная частота снижается обратно пропорционально квадратному корню из C. График построен для постоянной индуктивности 10 мГн. Увеличение ёмкости в 4 раза снижает частоту в 2 раза.Зависимость резонансной частоты от ёмкостиЁмкость, мкФРезонансная частота, Гц0.0366.1732.11,098.21,464.21,830.312.55102550100250500

При увеличении ёмкости резонансная частота снижается обратно пропорционально квадратному корню из C. График построен для постоянной индуктивности 10 мГн. Увеличение ёмкости в 4 раза снижает частоту в 2 раза.

Параметры: Индуктивность L, мГн = 10

Сравнение материалов

Параметр Воздушный сердечник (без сердечника) Ферритовый сердечник Порошковое железо (распределённый зазор)
Типичное применение Высокочастотные контуры, эталонные катушки, силовые фильтры большой мощности Импульсные источники питания, помехоподавляющие фильтры, ВЧ-дроссели Силовые фильтры гармоник, дроссели постоянного тока, компенсационные реакторы
Преимущества Нулевые потери в сердечнике, линейность, отсутствие насыщения, стабильная индуктивность Малая масса и габариты, высокая индуктивность при малом числе витков, стабильность в широком диапазоне частот Плавное насыщение, высокая индукция, устойчивость к постоянному подмагничиванию
Стоимость Низкая стоимость материалов, но большие габариты обмотки Средняя, зависит от марки феррита и типоразмера Выше феррита, ниже аморфных сплавов
Срок службы Не ограничен при сохранности изоляции обмотки 20–30 лет при работе без превышения точки Кюри 25–40 лет при соблюдении температурного режима
Применение Фильтры гармоник, измерительные катушки, ВЧ-контуры Фильтры ВЧ-помех, резонансные контуры до 2 МГц Сетевые фильтры 50–1000 Гц, реакторы компенсации
Диапазон Индуктивность от 0,1 мкГн до 10 мГн Индуктивность от 1 мкГн до 1 Гн Индуктивность от 0,5 мГн до 100 мГн
Примечание Отсутствие магнитного сердечника даёт максимальную добротность и линейность, однако достижимая индуктивность ограничена габаритами обмотки. Индуктивность и добротность ферритовой катушки зависят от частоты и температуры, поэтому расчёт резонанса требует уточнения по паспортной кривой материала. Распределённый зазор обеспечивает мягкую кривую намагничивания, что важно для силовых фильтров, где резонансная частота не должна смещаться при изменении тока.

Примеры расчёта

Пример 1: L = 10 мГн, C = 100 мкФ

Входные данные:

  • Индуктивность L, мГн: 10
  • Ёмкость C, мкФ: 100

Результат:

  • Резонансная частота, Гц: 159.155
  • Угловая частота ω, рад/с: 1000
  • Период колебаний, мс: 6.283

Разбор: Индуктивность L = 10 мГн = 0,01 Гн, ёмкость C = 100 мкФ = 0,0001 Ф. Произведение LC = 0,01 × 0,0001 = 1×10⁻⁶ Гн·Ф. Корень √(LC) = 1×10⁻³ с. Резонансная частота f = 1 / (2π × 1×10⁻³) = 159,155 Гц. Угловая частота ω = 1 / √(LC) = 1000 рад/с. Период T = 1 / f = 6,283 мс. Резонансная частота 159 Гц находится между 3-й (150 Гц) и 5-й (250 Гц) гармониками — отстройка от резонанса с гармониками сети обеспечена.

Пример 2: L = 1 мГн, C = 10 мкФ

Входные данные:

  • Индуктивность L, мГн: 1
  • Ёмкость C, мкФ: 10

Результат:

  • Резонансная частота, Гц: 1591.549
  • Угловая частота ω, рад/с: 10000
  • Период колебаний, мс: 0.628

Разбор: Индуктивность L = 1 мГн = 0,001 Гн, ёмкость C = 10 мкФ = 1×10⁻⁵ Ф. Произведение LC = 0,001 × 1×10⁻⁵ = 1×10⁻⁸ Гн·Ф. Корень √(LC) = 1×10⁻⁴ с. Резонансная частота f = 1 / (2π × 1×10⁻⁴) = 1591,549 Гц (около 1,6 кГц). Угловая частота ω = 10000 рад/с. Период T = 0,628 мс. Резонанс 1,6 кГц далеко от частот высших гармоник до 13-й (650 Гц) включительно — такой контур может применяться для фильтрации высокочастотных помех.

Пример 3: L = 250 мГн, C = 100 мкФ

Входные данные:

  • Индуктивность L, мГн: 250
  • Ёмкость C, мкФ: 100

Результат:

  • Резонансная частота, Гц: 31.831
  • Угловая частота ω, рад/с: 200
  • Период колебаний, мс: 31.416

Разбор: Индуктивность L = 250 мГн = 0,25 Гн, ёмкость C = 100 мкФ = 0,0001 Ф. Произведение LC = 0,25 × 0,0001 = 2,5×10⁻⁵ Гн·Ф. Корень √(LC) = 5×10⁻³ с. Резонансная частота f = 1 / (2π × 5×10⁻³) = 31,831 Гц. Угловая частота ω = 200 рад/с. Период T = 31,416 мс. Резонансная частота 31,8 Гц ниже номинальной частоты сети 50 Гц — такой контур не попадает на гармонические частоты 50 Гц кратного ряда, но требует проверки работы с частотно-регулируемым приводом.

Пример расчёта

Исходные данные

  • Индуктивность L, мГн: 10
  • Ёмкость C, мкФ: 100

Результат

  • Резонансная частота, Гц: 159.155
  • Угловая частота ω, рад/с: 1000
  • Период колебаний, мс: 6.283

Рекомендации

  • Сместите резонансную частоту от гармоники сети
    Резонансная частота обратно пропорциональна корню из произведения L·C, поэтому небольшое изменение ёмкости даёт заметный сдвиг. Увеличение ёмкости на 20% снижает резонансную частоту примерно на 9%.
    Пример: При f₀ = 159,155 Гц рядом с 3-й гармоникой (150 Гц) увеличение ёмкости со 100 до 120 мкФ снижает f₀ до 145,3 Гц и увеличивает расстройку до 3,1%.
  • Снизьте добротность контура демпфирующим резистором
    Добротность Q = ρ / R обратно пропорциональна активному сопротивлению. Последовательное включение резистора расширяет полосу пропускания Δf = f₀ / Q и уменьшает перенапряжения на реактивных элементах при резонансе.
    Пример: Увеличение R с 1 до 2 Ом снижает Q с 10 до 5 и расширяет полосу с 15,915 до 31,83 Гц.
  • Примените многозвенный фильтр вместо одного контура
    Один широкополосный контур с низкой добротностью подавляет гармоники слабо. Два-три узкополосных звена, каждое настроенное на свою гармонику (5-ю, 7-ю, 11-ю), дают лучшее подавление при меньших перенапряжениях.
    Пример: Для сети с 5-й и 7-й гармониками применяют два звена: 250 и 350 Гц, каждое с Q = 30–50.
  • Учтите допуски на индуктивность и ёмкость
    Разброс параметров элементов сдвигает фактическую резонансную частоту. Относительный разброс f₀ вдвое меньше относительного разброса произведения L·C. При допусках ±10% на L и ±20% на C разброс f₀ составит около ±14%.
    Пример: Расчётная f₀ = 159 Гц при крайних допусках может оказаться в диапазоне от 137 до 181 Гц.
  • Уточните резонансную частоту измерением
    Собственная ёмкость катушки, частотная зависимость индуктивности и температурный дрейф дают расхождение расчёта с реальностью от 2% до 15%. На собранном контуре резонансную частоту уточняют генератором с осциллографом или измерителем иммитанса.
    Пример: Для ферритовой катушки расхождение расчётной и измеренной частоты обычно составляет 5–10%.

Частые ошибки

  • Настройка фильтра точно на частоту гармоники без учёта допусков L и C
    Последствие: Фактическая резонансная частота уходит от расчётной из-за разброса параметров, фильтр теряет эффективность либо сам становится источником резонанса
    Как избежать: Проверять чувствительность расчёта: вычислять f₀ для крайних значений L и C с учётом их допусков и оставлять запас по расстройке
  • Использование миллигенри и микрофарад без перевода в генри и фарады
    Последствие: Ошибка в расчёте на три порядка и более: резонансная частота получается в 1000 или 1 000 000 раз меньше реальной
    Как избежать: Всегда переводить L в генри (делить на 1000) и C в фарады (делить на 1 000 000) перед подстановкой в формулу Томсона
  • Игнорирование активного сопротивления потерь при выборе контура
    Последствие: Недооценка добротности и перенапряжений: при Q = 100 напряжение на конденсаторе в 100 раз превышает напряжение источника, что приводит к пробою изоляции
    Как избежать: Рассчитывать добротность Q = ρ / R и проверять, что рабочее напряжение реактивных элементов превышает напряжение источника, умноженное на Q
  • Проверка расстройки только от основной гармоники 50 Гц
    Последствие: Резонанс на 5-й, 7-й или 11-й гармонике остаётся незамеченным, хотя именно эти гармоники в сетях с нелинейной нагрузкой наиболее значимы
    Как избежать: Проверять расстройку от всех гармоник с нормируемыми коэффициентами искажения по ГОСТ 32144-2013, а не только от основной частоты
  • Неучёт собственной ёмкости катушки индуктивности
    Последствие: На высоких частотах (сотни килогерц) собственная межвитковая ёмкость катушки образует паразитный параллельный контур, и фактический резонанс смещается вниз
    Как избежать: Для частот выше 100 кГц применять однослойные или секционированные катушки с малой собственной ёмкостью и уточнять расчёт измерением

Часто задаваемые вопросы

По какой формуле рассчитывается резонансная частота LC-контура?

Резонансная частота последовательного и параллельного LC-контура определяется формулой Томсона: f₀ = 1 / (2·π·√(L·C)), где L — индуктивность в генри, C — ёмкость в фарадах. Угловая резонансная частота ω₀ = 1 / √(L·C) = 2·π·f₀. Период колебаний T₀ = 1 / f₀. Формула справедлива для идеального контура без потерь; при наличии активного сопротивления R резонансная частота смещается незначительно, но добротность и полоса пропускания зависят от R.

Чем отличается угловая частота ω₀ от циклической частоты f₀?

Циклическая (обычная) частота f₀ измеряется в герцах и показывает число полных колебаний в секунду. Угловая (круговая) частота ω₀ измеряется в радианах в секунду и показывает скорость изменения фазы: ω₀ = 2·π·f₀. В расчётах реактивных сопротивлений используется именно угловая частота: индуктивное сопротивление X_L = ω·L, ёмкостное X_C = 1 / (ω·C). При резонансе X_L = X_C, откуда и получается условие ω₀·L = 1 / (ω₀·C).

Что такое характеристическое сопротивление контура ρ и зачем оно нужно?

Характеристическое (волновое) сопротивление контура ρ = √(L / C) — это сопротивление реактивных элементов на резонансной частоте: ρ = ω₀·L = 1 / (ω₀·C). Оно измеряется в омах и определяет соотношение между напряжением и током на реактивных элементах при резонансе. Через характеристическое сопротивление выражается добротность Q = ρ / R и полоса пропускания Δf = f₀ / Q. Чем выше ρ, тем больше перенапряжения на катушке и конденсаторе при резонансе.

Как рассчитывается добротность контура и что она показывает?

Добротность последовательного контура Q = ρ / R = (1 / R)·√(L / C), где R — активное сопротивление потерь. Добротность показывает, во сколько раз напряжение на реактивных элементах при резонансе превышает напряжение источника, и во сколько раз запасённая реактивная энергия превышает потери за период. Типовые значения: для силовых фильтров Q = 5–30, для контуров радиотехники Q = 50–300, для кварцевых резонаторов Q = 10 000 и выше.

Как полоса пропускания контура связана с резонансной частотой?

Полоса пропускания по уровню −3 дБ (0,707 от максимума) определяется как Δf = f₀ / Q, где f₀ — резонансная частота, Q — добротность. Границы полосы лежат на частотах f₀ ± Δf/2. Чем выше добротность, тем уже полоса и тем острее резонансная кривая. Для фильтра гармоник важно, чтобы полоса пропускания не захватывала соседние гармоники сети, иначе фильтр будет усиливать нежелательные составляющие.

Почему резонансную частоту сравнивают с гармониками сети 50 Гц?

Несинусоидальность сети означает наличие гармоник с частотами, кратными 50 Гц: 150, 250, 350, 550 Гц и далее. Если резонансная частота контура совпадает с какой-либо из этих частот, ток гармоники вызывает резонансное усиление — напряжение и ток на реактивных элементах возрастают в Q раз. Это приводит к перегреву катушки, пробою конденсаторов и выходу фильтра из строя. Поэтому расчёт обязательно сопровождается проверкой расстройки от ближайшей гармоники.

Какие гармоники нормируются ГОСТ 32144-2013 и с какими уровнями?

ГОСТ 32144-2013 нормирует коэффициенты искажения синусоидальности кривой напряжения КгU для нечётных гармоник от 3-й до 40-й. Наиболее значимые значения: 3-я гармоника — 5,0%, 5-я — 6,0%, 7-я — 5,0%, 9-я — 1,5%, 11-я — 3,5%, 13-я — 3,0%, 17-я — 2,0%, 19-я — 1,5%. Суммарный коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Кu в точке передачи не должен превышать 8% в течение 95% времени суток.

Как изменить резонансную частоту уже собранного контура?

Резонансная частота пропорциональна 1 / √(L·C), поэтому для её сдвига в k раз нужно изменить произведение L·C в k² раз. Например, чтобы снизить f₀ на 10%, произведение L·C надо увеличить на 23,5%. На практике удобнее менять ёмкость: индуктивность катушки задана числом витков и сердечником. Увеличение ёмкости на 20% снижает резонансную частоту примерно на 9%, а уменьшение — повышает на те же 9%.

Как допуски на индуктивность и ёмкость влияют на точность настройки фильтра?

Резонансная частота зависит от корня произведения L·C, поэтому относительная погрешность f₀ вдвое меньше относительной погрешности произведения L·C. При допуске ±10% на катушку и ±20% на конденсатор суммарный разброс произведения составит ±30%, а разброс резонансной частоты — около ±14%. Это значит, что расчётную частоту нельзя выбирать вплотную к гармонике: необходимая расстройка должна превышать этот разброс.

В чём разница между последовательным и параллельным резонансом?

Резонансная частота последовательного и параллельного контура из одинаковых L и C совпадает и равна 1 / (2·π·√(L·C)). Различается поведение: при последовательном резонансе сопротивление контура минимально и равно R, ток максимален, а напряжения на L и C возрастают в Q раз. При параллельном резонансе сопротивление максимально и равно ρ²/R, ток в контуре превышает ток источника в Q раз. Последовательный резонанс используется в фильтрах гармоник, параллельный — в режекторных фильтрах.

Насколько точен расчёт резонансной частоты по этой формуле?

Формула Томсона даёт точный результат для идеальных элементов. Основные источники расхождения с реальным контуром: зависимость индуктивности от частоты из-за потерь в сердечнике и скин-эффекта, собственная ёмкость катушки (межвитковая), нелинейность ферромагнитного сердечника, температурный дрейф параметров. На практике расчётную частоту уточняют измерением на собранном контуре, а расхождение обычно составляет от 2% до 15% в зависимости от типа сердечника.

Что делать, если резонансная частота попала в полосу пропускания гармоники?

Если резонансная частота оказалась в полосе пропускания контура вокруг гармоники сети, применяют три решения. Первое — сместить резонанс изменением ёмкости или индуктивности так, чтобы расстройка превысила полосу пропускания. Второе — снизить добротность, включив последовательно демпфирующий резистор; это расширяет полосу, но уменьшает перенапряжения. Третье — применить фильтр с двумя-тремя звеньями, настроенными на разные гармоники, вместо одного широкополосного контура.

Как перевести индуктивность из миллигенри в генри и ёмкость из микрофарад в фарады?

Индуктивность: 1 мГн = 0,001 Гн, то есть значение в миллигенри делится на 1000. Ёмкость: 1 мкФ = 0,000001 Ф = 10⁻⁶ Ф, то есть значение в микрофарадах делится на 1 000 000. Калькулятор принимает миллигенри и микрофарады и выполняет перевод автоматически. Например, L = 10 мГн = 0,01 Гн, C = 100 мкФ = 1·10⁻⁴ Ф, произведение L·C = 1·10⁻⁶, корень равен 1·10⁻³, резонансная частота 159,155 Гц.