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串聯(lián)諧振的應用
發(fā)布日期：2021-03-09 點擊：1235次
四方國瑞電力RLC串聯(lián)諧振電路中串聯(lián)諧振的條件及其分析，諧振電路中的響應是外加激勵信號頻率的函數(shù)，不同的響應信號發(fā)生諧振的頻率并不相同．本文由四方國瑞電力通過數(shù)學分析的方法給出了RLC串聯(lián)諧振電路在外加正弦激勵信號作用下，電路中的回路電流、電容電壓和電感電壓的諧振條件。
阻抗條件，諧振后虛部相等符號相反。串聯(lián)阻抗等于0，并聯(lián)阻抗等于無窮大。就是在諧振的時候，串聯(lián)電路諧振電流無窮大；并聯(lián)電路諧振電壓無窮大（理論值）。在電阻、電感串聯(lián)電路中，出現(xiàn)電源、電壓、電流同相位現(xiàn)象，叫做串聯(lián)諧振，其特點是：電路呈純電阻性，電源、電壓和電流同相位，電抗X等于0，阻抗Z等于電阻R，此時電路的阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯(lián)諧振也稱電壓諧振。
諧振電壓與原電壓疊加，并聯(lián)諧振：在電阻、電容、電感并聯(lián)電路中，出現(xiàn)電路端電壓和總電流同相位的現(xiàn)象，叫做并聯(lián)諧振，其特點是：并聯(lián)諧振是一種完全的補償，電源無需提供無功功率，只提供電阻所需要的有功功率，諧振時，電路的總電流最小，而支路電流往往大于電路中的總電流，因此，并聯(lián)諧振也叫電流諧振。
在電阻、電容和電感串聯(lián)的電路中，感抗Xl和Xc的作用是直接相減的。如果滿足一定條件，恰好使Xl=Xc，則電路的電抗等于零，電路中的電流和電壓相位相同，沒有無功功率在電阻與電感、電容間交換。電路的這種狀態(tài)稱為串聯(lián)諧振。
電路諧振條件是Xc=Xl，即ωL=1/ωC，由此可得電路固有諧振條件為f0=1/(2π√LC)。<BR>阻抗條件：諧振后虛部相等符號相反。串聯(lián)阻抗等于0，并聯(lián)阻抗等于無窮大。就是在諧振的時候，串聯(lián)電路諧振電流無窮大；并聯(lián)電路諧振電壓無窮大（理論值）?；蛘哒f：
（1）串聯(lián)電路中：總的輸入阻抗的虛部等于零（諧振就是輸出的電壓和電流同相）
（2）并聯(lián)電路中：總的輸入導納虛部為零
在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調節(jié)電路元件（L或C）的參數(shù)或電源頻率，可以使它們位相相同，整個電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達到這種狀態(tài)稱之為諧振。
在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路，當容抗XC=感抗XL相等時，即發(fā)生串聯(lián)諧振，此時電路中的電壓U與電流I的相位相同。電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。
在具有R、L、C元件的正弦交流電路中,電路兩端的電壓與電流一般是不同相的.如果改變電路元件的參數(shù)值或調節(jié)電源的頻率,可使電路的電壓與電流同相,使電路的阻抗呈現(xiàn)電阻的性質,處在這種狀態(tài)下的電路稱為諧振.
根據(jù)電路的不同連接形式,諧振現(xiàn)象可分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振.在R、L、C串聯(lián)電路中,當電路中的XL＝XC時,阻抗角∮＝0,即電源電壓和電流同相,這種現(xiàn)象稱為串聯(lián)諧振.
四方國瑞電力串聯(lián)諧振的特點：
（1）諧振發(fā)生時,因感抗XL等于容抗XC,所以,阻抗達到最小值,電路呈電阻性.
（2）在電壓U不變的情況下,電路中的電流I達到最大值.
（3）由于諧振時XL=XC,所以UL=UC,而UL和Uc的相位相反,相加時互相抵消,所以電阻上的電壓等于電源電壓.
串聯(lián)電路諧振時具有某些特點,了解諧振現(xiàn)象可以利用這些特點,又可防止某些特點所帶來的危害.
RLC諧波濾除裝置就是利用串聯(lián)諧振的特點,分別慮除主要各次諧波.在普通無功補償裝置中應避免串聯(lián)諧振,這是因為,當串聯(lián)諧振發(fā)生時,電容元件上的電壓將增高,可能導致電容器絕緣層被擊穿.
但在無線電工程中,利用串聯(lián)諧振現(xiàn)象的選擇性和所獲得的較高電壓,可將所需要接收的信號提取出來.
檢舉對LC選頻諧振回路中的品質因數(shù)Q,它的定義是：Qo=WoL/r,Wo是回路的諧振頻率,r是電感L的消耗電阻。
串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的諧振頻率
共振發(fā)生在當交流電路感抗和容抗是彼此相等：X 大號 = X ?，發(fā)生這種情況時，總電抗X = X L – X C變?yōu)榱悖⑶易杩雇耆请娮栊缘?。由于感抗和容抗都取決于頻率，因此可以通過調節(jié)施加電壓的頻率使電路諧振，諧振頻率是發(fā)生諧振或X L = X C的頻率。
下式是諧振頻率的數(shù)學表示：
其中f Res =諧振頻率（Hz）
L =電感（H）
C =電容（f）
在串聯(lián)RCL電路中，如圖所示。在諧振時，電路的凈電抗為零，并且阻抗等于電路電阻，因此，電路的電流輸出為該電路的最大值，并由電阻值確定（Z = R）。
并聯(lián)諧振
當電感支路中的無功電流等于電容性支路中的無功電流（或X L = X C）時，將在并聯(lián)RCL電路中產生諧振，由于電感和電容電抗電流相等且相位相反，因此它們在并聯(lián)諧振時會相互抵消。如果并聯(lián)連接一個電容器和一個電感器，它們的電阻可以忽略不計，并且調整頻率以使電抗完全相等。則電流將流入電感器和電容器，但是總電流可以忽略不計。
并聯(lián)CL電路將呈現(xiàn)幾乎無限的阻抗，電容器將交替通過電感器進行充電和放電，因此，在并聯(lián)RCL中，如圖所示。由于X L和X C并聯(lián)呈現(xiàn)的高阻抗，流過電路的凈電流最小。
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