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解析串联谐振是怎么谐振的及其原理

发布时间:2018-10-17 责任编辑:lina

【导读】谐振电路在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,电路两端的电压与其中电流位相一般是不同的。如果我们调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们位相相同,整个电路呈现为纯电阻性。
 
谐振电路在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,电路两端的电压与其中电流位相一般是不同的。如果我们调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们位相相同,整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。研究谐振的目的就是要认识这种客观现象,并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征,同时又要预防它所产生的危害。按电路联接的不同,有串联谐振和并联谐振两种。
 
串联谐振时,电感电压与电容电压等值异号,即电感电容吸收等值异号的无功功率,使电路吸收的无功功率为0;电场能量和磁场能量都在不断变化,但此增彼减,互相补偿,这部分能量在电场和磁场之间振荡,全电路电磁场能量总和不变 ;激励供给电路的能量全转化为电阻发热。为了维持振荡,激励必须不断供给能量补偿电阻的发热消耗,与电路中总的电磁场能量相比每振荡一次电路消耗的能量越少,电路的品质越好。
 
串联谐振、串联谐振电路的原理
 
随着各个地方电缆的交流试验规程的不断建立和电力系统大容量试品的增多,串联谐振电源电源在电力系统中应用越来越广泛,要求我们对串联谐振的认识不断深入,我们将对串联谐振的原理和串联谐振电源在现场的应用和大家一起展开讨论。
 
串联谐振的原理
 
先说谐振的产生,谐振是有R、L、C元件组成的电路在一定条件下的一种特殊现象,我们先带领大家一起来分析R、L、C串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特征,如图1所示,R、L、C串联电路在正弦电压∪的作用下:其复阻抗为:
 
解析串联谐振是怎么谐振的及其原理
 
解析串联谐振是怎么谐振的及其原理
 
式中,电抗X=X1-Xc是角频率w的函数,X随w变化的情况如图2所示,当w从零开始向∞变化时,X从-∞向+∞变化,在w《w0时,X《0时,电路为容性,在w》W0时,X》0时,电路为感性,在w=W0时,此时,电路阻抗Z(w0)=R为纯电阻,电压和电流同相,我们将电路此时的工作状态称为谐振,由于这种谐振发生在RLC串联电路中,我们又可以称为串联谐振,串联谐振电路等,公式1就是串联电路发生的谐振条件, 由此可得谐振角频率w。如下图:
 
解析串联谐振是怎么谐振的及其原理
 
谐振频率为
 
解析串联谐振是怎么谐振的及其原理

由此可见,串联电路的谐振频率是由电路自身参数l,C决定的,与外部条件无关,当电源一定时,可以调节L,C使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振。
 
 
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