谐振电路工作原理

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谐振电路工作原理,华天电力是串联谐振装置的生产厂家,15年致立研发标准、稳定、安全的电力测试设备,专业电测,产品选型丰富,找串联谐振,就选华天电力。

谐振就是电路中既有感性原件又有容性原件,感性原件是通直流阻交流,容性原件是通交流阻直流,物理上用相位来描述,感性原件和容性原件的相位正好相反,而感性原件和容性原件在电路中呈现的阻性在某个频率下会相等,及大小相等,方向相反,这样的电路称为谐振电路,该频率称为谐振频率。

在RLC串联电路中,若接入一个输出电压幅值一定,输出频率f连续可调的正弦交流信号源,则电路中的许多参数将随着信号源的频率的变化而变化,即电路阻抗Z,回路电流I,电流与信号源电压之间的相位差φ分别为

Z=[R2+(ZL-ZC)2]1/2=[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2

I=U/Z=U/[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2

φ=arctan[(ωL-1/ωC)/r]

上述三个式子中,信号源角频率ω=2пf,容抗Zc=1/ωC,感抗ZL = ωL,各参数随ω的变化而变化。ω很小时,电路总阻抗Z=[R2+(1/ωC)2]1/2,φ→π/2电流的相位超前与信号源电压相位,整个电路呈容性;ω很大时,Z=[R2+(ωL)2]1/2,φ→-π/2,电流相位滞后与信号源电压相位,整个电路呈感性;当容抗等于感抗,相互抵消时,电路总阻抗Z=R,为最小值,此时回路电流为最大值Imax=U/R,相位差φ=0,整个电路呈阻性,这个现象即为谐振现象。发生谐振时的频率fo称为谐振频率,角频率ωo称为谐振角频率,它们之间的关系为

ω=ω0=(1/LC) 1/2 或fo=ω0/2π=1/[2π(LC) 1/2]

谐振时,电感L上的电压UL与信号源输出电压U之比为Q,称为电路的品质因数,Q反映谐振电路的固有性质。

Q=ZL/R=ZC/R=UL/U=UC/U=1/ω0RC=ω/R=1/R(L/C) 1/2,UL或Uc均为电源电压U的Q倍。通常Q>>1,所以UL或Uc可以比U大得多,故此有称串联谐振为电压谐振。

Q值还标志着电路的频率选择性,即谐振峰的尖锐程度,如图所示.通常规定电流I值为其极大值的1/2 1/2的两点所对应的频率之差Δf=f2-f1,为"通频带宽度"根据此定义,可推出Δf=f2-f1=fo/Q。

显然,Q值越大,通频带宽Δf越小,谐振曲线也就越尖锐;反之亦然.这就表明电路的选频性能越强.Q值越大电流越大!

RLC并联谐振电路

RLC并联电路也具有谐振的特性,但是与RLC串联电路有着较大的区别,电路总阻抗Z,回路电流I,回路中电流与信号源之间的相位差与角频φ的关系如下Z={[ R2+(ωL)2]/[(1-ω2LC) 2+(2ωCR) 2]} 1/2

I=U/Z并

φ=arctan(ωL-ωCR2-ω)/R

同串联电路类似,若固定RLC参数并使信号源输出的电流值I保持不变,而只改变信号的频率,则回路中Z、I都将随信号源频率的改变而改变,当角频率为ω0时,Z达到极大值,回路电流I达到极小值。此特性与串联电路谐振时的情况恰恰相反,当φ=0时,电路呈阻性,电路达到谐振状态,此时并联谐振为

ω01=[1/LC-(R/C) 2] 1/2=[ω0-(R/C) 2]1/2

一般情况下,R2/L2<<1/LC,故ω01≈ω0

并联电路的特性,也可用品质因数Q来描述,Q越大,电路的选择性也越好。在谐振时,两分支电路中的电流几乎相等,且近似为总电流I的Q倍,因而,并联谐振也称为电流谐振。