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串聯變頻諧振的原理

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串聯變頻諧振的原理

發布日期:2019-06-17 作者:whzdkw 點擊:

本篇將和大家討論串聯諧振電源產生的原理,並分析串聯諧振現象的一些特征,探索串聯諧振現象的一些基本規律,以便在應用中能更自如的使用串聯諧振電源產品和分析在試驗過程中發生的一些現象。

 

一、串聯諧振的產生:

 

諧振是由RLC元件組成的電路在一定條件下發生的一種特殊現象。首先,香蕉视频App无限观看下载來分析RLC串聯電路發生諧振的條件和諧振時電路的特性。圖1所示RLC串聯電路,在正弦電壓U作用下,其複阻抗為:

 

式中電抗XXlXc是角頻率ω的函數,X隨ω變化的情況如圖2所示。當ω從零開始向∞變化時,X從﹣∞向﹢∞變化,在ω<ωo時、X0,電路為容性;在ω>ωo時,X0,電路為感性;在ω=ωo

 

1                                          2

此時電路阻抗Z(ωo)R為純電阻。電壓和電流同相,香蕉视频app无限观看破解版黄將電路此時的工作狀態稱為諧振。由於這種諧振發生在RLC串聯電路中,所以又稱為串聯諧振。式1就是串聯電路發生諧振的條件。由此式可求得諧振角頻率ωo如下:

                 

諧振頻率為

                 

由此可知,串聯電路的諧振頻率是由電路自身參數LC決定的.與外部條件無關,故又稱電路的固有頻率。當電源頻率一定時,可以調節電路參數LC,使電路固有頻率與電源頻率一致而發生諧振;在電路參數一定時,可以改變電源頻率使之與電路固有頻率一致而發生諧振。

 

二、串聯諧振的品質因數:

 

串聯電路諧振時,其電抗X(ωo)0,所以電路的複阻抗

 

呈現為一個純電阻,而且阻抗為最小值。諧振時,雖然電抗XXLXc=0,但感抗與容抗均不為零,隻是二者相等。香蕉视频app无限观看免费下载稱諧振時的感抗或容抗為串聯諧振電路的特性阻抗,

記為ρ,即


ρ的單位為歐姆,它是一個由電路參數LC決定的量,與頻率無關。

    工程上常用特性阻抗與電阻的比值來表征諧振電路的性能,並稱此比值為串聯電路的品質因數,用Q表示,即

         

品質因數又稱共振係數,有時簡稱為Q值。它是由電路參數RLC共同決定的一個無量綱的量。

 

三、串聯諧振時的電壓關係

 

諧振時各元件的電壓分別為

      

      

即諧振時電感電壓和電容電壓有效值相等,均為外施電壓的Q倍,但電感電壓超前外施電壓900,電容電壓落後外施電壓900,總的電抗電壓為0。而電阻電壓和外施電壓相等且同相,外施電壓全部加在電阻R上,電阻上的電壓達到了最大值。

在電路Q值較高時,電感電壓和電容電壓的數值都將遠大於外施電壓的值,所以串聯諧振又稱電壓諧振。

 

四、串聯諧振時的能量關係:

 

現在分析諧振時的能量關係。設諧振時電路電流為

                 

則電容電壓為

         

電路中的電磁場總能量為


由於諧振時有


 

所以

            

這表明,串聯諧振時,電路中電場能量最大恒等於磁場能量的最大值、而電感和電容中儲存的電磁能量總和是不隨時間變化的常量,且等於電場或磁場能量的最大值。圖3的曲線反映了諧振時電、磁場能量的關係。當電場能量增加某一數值時,磁場能量必減小同一數值,反之亦然。這意味著在電容和電感之間,存在著電場能量和磁場能經相互轉換的周期性振蕩過程。電磁場能量的交換隻在電感和電容元件之間進行.和電路外部沒有電磁能量的交換。電源隻向電阻提供能量,故電路呈純阻性。


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相關標簽:串聯諧振交流耐壓試驗裝置

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