第 12 讲 .阻抗的串联和并联谐振
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论串联谐振与并联谐振区别在电阻、电容、电感串联电路中,出现电源、电压、电流同相位现象、叫做串联谐振,其特点是:电路呈纯电阻性,电源、电压和电流同相位,电抗X等于O,抗阻Z等于电阻R。
此时电路的阻抗最小,电流最大,在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压,因此串联谐振也称为电压谐振。
谐振电压与原电压叠加,并联谐振:在电阻、电容、电感并联电路中,出现电路端电压和总电流同相位的现象,叫做并联谐振,其特点是:并联谐振时一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功功率,谐振时,电路的总电流最小,而支路电流往往大于电路中的总电流,因此,并联谐振也叫电流谐振。
串联谐振和并联谐振区别一1. 从负载谐振方式划分,可以为并联逆变器和串联逆变器两大类型,下面列出串联逆变器和并联逆变器的主要技术特点及其比较:串联逆变器和并联逆变器的差别,源于它们所用的振荡电路不同,前者是用L、R和C串联,后者是L、R和C并联。
(1)串联逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电。
因此,经整流和滤波的直流电源末端,必须并接大的滤波电容器。
当逆变失败时,浪涌电流大,保护困难。
并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗,要求由电流源供电,需在直流电源末端串接大电抗器。
但在逆变失败时,由于电流受大电抗限制,冲击不大,较易保护。
串联谐振和并联谐振区别二(2)串联逆变器的输入电压恒定,输出电压为矩形波,输出电流近似正弦波,换流是在晶闸管上电流过零以后进行,因而电流总是超前电压一φ角。
并联逆变器的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波,换流是在谐振电容器上电压过零以前进行,负载电流也总是越前于电压一φ角。
这就是说,两者都是工作在容性负载状态。
(3)串联逆变器是恒压源供电,为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通,造成电源短路,换流时,必须保证先关断,后开通。
即应有一段时间(t )使所有晶闸管(其它电力电子器件)都处于关断状态。
串联谐振和并联谐振阻抗曲线谐振是电路中一种特殊的电学现象,当电路中的电感和电容等元件达到特定的数值时,电路会呈现出对电流或电压信号具有特定频率的放大或峰值的现象,而这种特定的频率被称为共振频率。
在谐振状态下,电路中的阻抗会呈现出特殊的变化规律。
其中,串联谐振和并联谐振是最常见的两种谐振方式,它们的阻抗曲线也具有一些相似之处和差异。
首先,我们来看串联谐振电路的阻抗曲线。
串联谐振电路由一个电感L、一个电容C和一个电阻R组成,如图1所示。
在串联谐振电路中,电感和电容组成了一个谐振回路,与电阻串联在一起。
当共振频率ωr满足ωr = 1/√(LC)时,串联谐振电路的阻抗达到最小值。
在低频时,当频率远小于共振频率时,电感L和电容C起到过滤作用,对电流起到阻碍作用,电路的阻抗主要由电感L和电阻R决定,阻抗接近于R。
导致阻抗逐渐减小。
在共振频率时,电感L和电容C的阻抗值相等且相消,电路的阻抗达到最小值,这个最小值的阻抗记为Zmin。
当频率继续增大时,电感的阻抗会增加,电容的阻抗会减小,导致电路的阻抗开始逐渐增大。
在高频时,电阻决定了电路的阻抗值,阻抗接近于R。
串联谐振电路的阻抗曲线如图2所示,可以看到在共振频率ωr处出现了一个明显的阻抗最小点。
而在共振频率的两侧,阻抗逐渐增大,且有一个对称的趋势。
接下来,我们来看并联谐振电路的阻抗曲线。
并联谐振电路由一个电阻R、一个电感L和一个电容C组成,如图3所示。
在并联谐振电路中,电感和电容组成了一个谐振回路,并联在一起。
当共振频率ωr 满足ωr = 1/√(LC)时,并联谐振电路的阻抗达到最大值。
在低频时,当频率远小于共振频率时,电感L和电容C起到阻抗作用,对电流起到阻抗作用,电路的阻抗主要由电感L和电阻R决定,阻抗接近于R。
导致阻抗逐渐增加。
在共振频率时,电感L和电容C的阻抗值相等且相消,电路的阻抗达到最大值,这个最大值的阻抗记为Zmax。
当频率继续增大时,电感的阻抗会减小,电容的阻抗会增加,导致电路的阻抗开始逐渐减小。
谐振电路中的并联和串联谐振电路是电路中常见的重要组成部分之一。
它是指在特定频率下,电路中的电感和电容元件形成共振,使得电流和电压振荡幅度达到最大值的现象。
谐振电路可以用来选择特定频率的信号,以及滤除其他频率的噪声。
在谐振电路中,我们常见的两种连接方式是并联和串联。
本文将深入探讨谐振电路中的并联和串联的特点、应用以及其在实际电路中的使用。
首先,我们来讨论并联谐振电路。
在并联谐振电路中,电感和电容元件并联连接。
当电感和电容元件的谐振频率与输入信号频率相等时,电路达到谐振状态。
并联谐振电路具有以下几个重要特点:1. 并联谐振电路的共振频率计算:在并联谐振电路中,共振频率可以通过以下公式计算:f_res = 1 / (2 * π * √(L * C))其中,f_res是共振频率,L是电感的值,C是电容的值。
2. 并联谐振电路的阻抗特性:在谐振频率附近,并联谐振电路的阻抗最小,接近于零。
这意味着在共振频率附近,电流的幅值最大,电压降最小。
因此,并联谐振电路可以用作选择特定频率信号的滤波器。
3. 并联谐振电路的相位特性:在共振频率附近,电流和电压具有相位一致。
即它们的相位差非常小,接近于零度。
这种相位一致的特性在某些应用中非常重要。
接下来,我们转向串联谐振电路。
在串联谐振电路中,电感和电容元件串联连接。
与并联谐振电路相比,串联谐振电路具有一些独特的特点:1. 串联谐振电路的共振频率计算:与并联谐振电路不同,串联谐振电路的共振频率可以通过以下公式计算:f_res = 1 / (2 * π * √(L * C))与并联谐振电路公式相同。
2. 串联谐振电路的阻抗特性:在谐振频率附近,串联谐振电路的阻抗最大,接近于无穷大。
这意味着在共振频率附近,电压的幅值最大,电流降最小。
串联谐振电路可以用作电压放大器。
3. 串联谐振电路的相位特性:在共振频率附近,电流和电压具有相位差90度。
电流超前于电压,并且相位差始终保持90度。
串联谐振和并联谐振的q值说到电路里的谐振,很多人一脸懵懂,觉得那好像是啥复杂的黑科技,哪跟哪都不知道。
串联谐振和并联谐振这俩,简直就像是电路界的“百变大咖”,你只要搞懂了它们的“套路”,基本上电学知识就可以照单全收了。
今天呢,我们就来聊聊这俩谐振的Q值,放心,咱不搞深奥的公式,咱只说说最简单的,保证让你听了之后,脑袋不疼,眼睛不花,反而还能会心一笑。
先说串联谐振,哎呀,听名字就知道,它是把电感、电容、电阻给串在一起,感觉有点像你把几个喜欢的朋友拉一起,大家团结起来,嗨皮的那种。
串联谐振最大的一点就是:它是让电流通过电感、电容时能够达到最小的阻抗,简单来说,就好像你找到了一个电流走路的“捷径”,一路顺畅,毫不费劲。
咱们说Q值,就是衡量这个“顺畅度”的指标,Q值越大,说明电流通过的时候,损耗越少,效率越高,就像是你在跑步时,空气阻力小,速度自然快。
哎,这时候你是不是能脑补出,电流像是一个飞奔的快递员,风驰电掣,丝毫不耽搁呢?咱再来看看并联谐振。
和串联谐振不同,咱并联谐振是把电感和电容并排放在一起,电流在两者之间来回穿梭,感觉像是两个并排的电器店,顾客可以在店里随便挑选商品,根本不挤。
这种方式下,电流会绕过电阻,经过电感和电容的“挑选”,如果电容和电感的参数配合得好,电流的走向也会非常顺畅,最小的阻抗就会出来。
说到底,这俩谐振都能让电流畅通无阻,但一个是通过“串联”让流量最大化,另一个则是通过“并联”降低了冲突和阻力。
你看啊,不管是串联还是并联,它们俩的Q值,都是决定电路效率高低的关键。
Q 值高,就代表了电流不容易被耗损,整个电路就像是流量大的高速公路;Q值低了,那电流就像走进了沙漠,虽然有路,但车速慢,耗油多,损耗也大。
说得简单点,Q值就像是你在超市买的折扣卡,Q值高的电路能让你用更少的钱,买到更多的电能,性价比满满的。
不过,串联谐振的Q值和并联谐振的Q值可不完全一样。
在串联谐振里,Q值的高低主要取决于电感和电容的“质量”,就好比你去买跑车,跑车的发动机和车身越棒,跑得自然就越快。
L是电感,C是电容在含有电容和电感的电路中,如果电容和电感并联,可能出现在某个很小的时间段内:电容的电压逐渐升高,而电流却逐渐减少;与此同时电感的电流却逐渐增加,电感的电压却逐渐降低。
而在另一个很小的时间段内:电容的电压逐渐降低,而电流却逐渐增加;与此同时电感的电流却逐渐减少,电感的电压却逐渐升高.电压的增加可以达到一个正的最大值,电压的降低也可达到一个负的最大值,同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化,此时我们称为电路发生电的振荡。
电容和电感串联,电容器放电,电感开始有有一个逆向的反冲电流,电感充电;当电感的电压达到最大时,电容放电完毕,之后电感开始放电,电容开始充电,这样的往复运作,称为谐振。
而在此过程中电感由于不断的充放电,于是就产生了电磁波.电路振荡现象可能逐渐消失,也可能持续不变地维持着。
当震荡持续维持时,我们称之为等幅振荡,也称为谐振。
谐振时间电容或电感两锻电压变化一个周期的时间称为谐振周期,谐振周期的倒数称为谐振频率.所谓谐振频率就是这样定义的.它与电容C和电感L的参数有关,即:f=1/√LC.在研究各种谐振电路时,常常涉及到电路的品质因素Q值的问题,那末什么是Q 值呢?下面我们作详细的论述。
1是一串联谐振电路,它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。
此电路的复数阻抗Z为三个元件的复数阻抗之和。
Z=R+jωL+(—j/ωC)=R+j(ωL—1/ωC) ⑴上式电阻R是复数的实部,感抗与容抗之差是复数的虚部,虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。
当X=0时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小.因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。
电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因素Q=1/ωCR,这里I 是电路的总电流。
电路中,所接受的电磁信号频率与电路本身的固有频率相同,从而电路产生的振荡电流达到最大,即电学中的共振现象!谐振,E文叫Resonance,就是在电路中,Z=R+j(Xl-Xc),当XL==Xc 了,Z呈现纯电阻性,我们就认为发生了谐振。
串联谐振产生过电压,并联谐振产生大电流。
谐振分串联谐振和并联谐振。
1.串联谐振正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感和电容串联电路上,当正弦频率为某一值时,容抗与感抗相待,电路的阻抗为零,电路电流达无穷大,此电路称为串联谐振;若纯电感L、纯电容C和纯电阻R串连,所加交流电压U(有效值)的圆频率为w。
则电路的复阻抗为:(3.1)复阻抗的模:(3.2)复阻抗的幅角:(3.3)即该电路电流滞后于总电压的位相差。
回路中的电流I(有效值)为:(3.4)上面三式中Z、φ、I均为频率f (或圆频率ω,ω=2πf )的函数。
当时,知φ=0,表明电路中电流I和电压U同位相,整个电路呈现纯电阻性,这就是串联谐振现象。
此时电路总阻抗的模Z=R为最小,如U不随f变化,电流I=U/R则达到极大值。
易知,只要调节f、L、C中的任意一个量,电路都能达到谐振。
2.并联谐振如果正弦电压加在电感和电容并联电路上,当正弦电压频率为某一值时,电路的总导纳为零,电感、电容元件上电压为无穷大,此电路称为并联谐振。
若纯电感L与纯电阻R串连再和纯电容C串连,该电路复阻抗的模为:(3.5)幅角为:(3.6)式中Z、φ均随电源频率f变化。
改变频率f,当ωL-ωC(R L2+ω2L2)=0时,φ=0,表明电路总电压和总电流同位相,电路总阻抗呈现纯电阻性,这就是并联谐振现象。
谐振频率可由谐振条件ωL-ωC(R L2+ω2L2)=0求出:(3.7)2,则上式近似为:一般情况下L/C>>RL(3.8)式中ω0、f0为串联谐振时的圆频率和频率。
可见在满足上述条件下,串并联电路的谐振频率是相同的。
由(3.5)式可知并联谐振时,Z近似为极大值。
串联和并联谐振回路的谐振频率摘要:一、串联和并联谐振回路的概念1.谐振回路2.串联谐振回路3.并联谐振回路二、谐振频率的计算1.串联谐振回路的谐振频率2.并联谐振回路的谐振频率三、串联和并联谐振回路的特性1.串联谐振回路的特性2.并联谐振回路的特性四、应用举例1.串联谐振回路应用举例2.并联谐振回路应用举例正文:一、串联和并联谐振回路的概念在电学中,谐振回路是一种特殊的电路,能够在特定条件下产生谐振现象。
谐振回路通常由电感和电容组成,它们可以是串联的,也可以是并联的。
1.谐振回路谐振回路,又称谐振电路,是一种具有特定频率响应的电路。
当电路中的电感和电容达到一定的数值时,电路将产生谐振,即电路中的电流和电压达到最大值。
2.串联谐振回路串联谐振回路是由电感和电容串联组成的电路。
在串联谐振回路中,电感和电容相互补偿,使得电路的复阻抗达到最小,从而产生谐振。
3.并联谐振回路并联谐振回路是由电感和电容并联组成的电路。
在并联谐振回路中,电感和电容相互抵消,使得电路的复导纳达到最大,从而产生谐振。
二、谐振频率的计算在谐振回路中,谐振频率是一个重要的参数。
谐振频率可以通过以下公式计算:1.串联谐振回路的谐振频率对于串联谐振回路,其谐振频率计算公式为:f0 = 1 / (2π√(LC))其中,f0为谐振频率,L为电感,C为电容。
2.并联谐振回路的谐振频率对于并联谐振回路,其谐振频率计算公式为:f0 = 1 / (2π√(LC"))其中,f0为谐振频率,L为电感,C"为电容的倒数。
三、串联和并联谐振回路的特性1.串联谐振回路的特性在串联谐振回路中,当电路达到谐振状态时,电路的阻抗最小,电流和电压达到最大值。
此时,电路的输出信号具有良好的选择性,可以滤除杂波,提取所需的信号。
2.并联谐振回路的特性在并联谐振回路中,当电路达到谐振状态时,电路的导纳最大,电流和电压达到最大值。
此时,电路的输出信号具有较强的抑制干扰能力,可以有效地保护电路中的元件。
R、L、C串/并联谐振电路的特性分析及应用摘要:本文对RLC串联、RLC并联及RL-C并联三种谐振电路的阻抗Z、谐振频率 、及品质因数Q三种特性进行了分析。
其中品质因数Q是电路在谐振状态下最为重要的电路特性,我们从Q的几种定义出发,着重研究了它对三种最基本的谐振电路的几个重要影响。
同时简单介绍了串/并联谐振电路在生活中的具体应用。
关键词:谐振电路;谐振特性;品质因数目录0 引言: (1)1 RLC串联与RLC并联及RL-C并联电路阻抗及谐振频率 (2)1.1 RLC串联电路的阻抗及谐振频率 (2)1.2 RLC并联电路的阻抗及谐振频率 (2)1.3 RL-C并联电路的阻抗及谐振频率 (3)2 R、L、C串/并联电路的品质因数Q (3)2.1 电路的品质因数Q (3)2.2 谐振电路的品质因数Q的几点重要性 (4)2.2.1 Q对回路中能量交换及能量储存的影响 (4)2.2.2 Q值与谐振电路的选择性 (4)2.2.2.1 Q值与串联谐振电路的选择性 (4)2.2.2.2 Q值与RL-C并联谐振电路的选择性 (6)2.2.2.3 RLC并联谐振回路与RL-C并联谐振回路的品质因数的统一性 (8)3 谐振电路在生活中的应用 (11)0 引言:构成各种复杂电路的基础通常是RLC 串/并联谐振电路,本文就简单介绍了其三种连接方式如图,而了解这些基本电路的频率特性对于理解更复杂的电路甚至实用电路是非常有益的,并且对于深入了解其它重要的相关特性是十分有帮助的。
本文简单阐述了下面三种电路图的Z 、ω及Q 以及一些具体实际的应用。
下面是R 、L 、C 串/并联谐振电路的简图,如图1,图2,图3所示。
•R U•L U+•U•C U图1,串联谐振电路RLC•U— 图2,并联谐振电路RLC图3,并联谐振电路C RL -1 RLC 串联与RLC 并联及RL-C 并联电路阻抗及谐振频率 1.1 RLC 串联电路的阻抗及谐振频率由图1知RLC 串联电路的复阻抗Z 和阻抗z 分别为()()22111CL R z L L j R C jL j R Z ωωωωωω-+=-+=-+=电路中的I 和z 以及U 之间的关系为:()221CL R U zU I ωω-+==(1)由于谐振时01=-C L ωω,故谐振时的电流 R U I I =00为。