新聞中心
串聯(lián)諧振電路諧振頻率與電阻有關
發(fā)布日期：2021-07-19 點擊：3252次
利用串聯(lián)諧振產(chǎn)生工頻高電壓，應用在高電壓技術中，為變壓器等電力設備做耐壓試驗，可以有效的發(fā)現(xiàn)設備中危險的集中性缺陷，是檢驗電氣設備絕緣強度的最有效和最直接的方法。應用在無線電工程中，常常利用串聯(lián)諧振以獲得較高的電壓。
如果串聯(lián)RLC電路由恒定電壓下的可變頻€€率驅(qū)動，則電流的大小I與阻抗Z成正比，因此在諧振時，電路吸收的功率必須為最大值，因為P=I2?。
諧振頻率與什么有關
在含有電阻、電感和電容的交流電路中，電路兩端電壓與其電流一般是不同相的，若調(diào)節(jié)電路參數(shù)或電源頻率使電流與電源電壓同相，電路呈電阻性，稱這時電路的工作狀態(tài)為諧振。
通常電感和電容的損耗是隨其上電流的頻率升高而增大的。諧振頻率越高，等效損耗電阻越大。折算到諧振電路里的串聯(lián)電阻就越大。電路的品質(zhì)因數(shù)下降。所以諧振電壓降低。
L=100mH，C=0.0136uF，R=1500Ω時，測量諧振頻率、上下三分貝頻率以及幅頻特性，填入表格中
在含有電容和電感的電路中，如果電容和電感并聯(lián)，可能出現(xiàn)在某個很小的時間段內(nèi)：電容的電壓逐漸升高，而電流卻逐漸減少；與此同時電感的電流卻逐漸增加，電感的電壓卻逐漸降低。而在另一個很小的時間段內(nèi)：電容的電壓逐漸降低，而電流卻逐漸增加；與此同時電感的電流卻逐漸減少，電感的電壓卻逐漸升高。電壓的增加可以達到一個正的最大值，電壓的降低也可達到一個負的最大值，同樣電流的方向在這個過程中也會發(fā)生正負方向的變化，此時我們稱為電路發(fā)生電的振蕩。
串聯(lián)諧振是指所研究的串聯(lián)電路部分的電壓和電流達到同相位,即電路中電感的感抗和電容的容抗在數(shù)值上時相等的,從而使所研究電路呈現(xiàn)純電阻特性,在給定端電壓的情況下,所研究的電路中將出現(xiàn)最大電流,電路中消耗的有功功率也最大.
串聯(lián)諧振相當于短路
如果現(xiàn)在降低或增加頻率，直到串聯(lián)諧振電路中電阻吸收的平均功率達到諧振時最大值的一半，我們將產(chǎn)生兩個稱為半功率點的頻率點，它們比最大值降低了-3dB，以0dB作為最大電流參考。
由于帶寬是在兩個-3dB點之間獲取的，因此電路的選擇性是其抑制這些點兩側(cè)任何頻率的能力的度量。選擇性較高的電路將具有較窄的帶寬，而選擇性較低的電路將具有較寬的帶寬。由于Q=（XL或XC）/R，因此僅通過調(diào)整電阻值并保持所有其他分量相同，即可控制串聯(lián)諧振電路的選擇性。
以上為實際電容器的頻率特性，重要的是，頻率越高，就越不能忽視寄生成分ESR或ESL的影響，隨著電容器在高頻領域的應用越來越多，ESR和ESL與靜電容量值一樣，成為表示電容器性能的重要參數(shù)。
一個含電感L和電容C的一端口網(wǎng)絡，當它的端口電壓與電流同相時，稱為電路達到諧振狀態(tài)。
請注意，當電容電抗支配電路時，阻抗曲線本身具有雙曲線形狀，但是當電感電抗支配電路時，由于XL的線性響應，該曲線是非對稱的。您可能還注意到，如果電路阻抗在諧振時處于最小值，則電路的導納必須處于最大值，而串聯(lián)諧振電路的特征之一就是導納非常高。但這可能是一件壞事，因為諧振時的電阻值非常低意味著流經(jīng)電路的合成電流可能會非常危險。我們從關于串聯(lián)RLC電路的上一教程中回想起，串聯(lián)組合兩端的電壓是VR，VL和VC的相量之和。然后，如果在諧振時兩個電抗相等且相抵消，則代表VL和VC的兩個電壓也必須相反且值相等，從而相互抵消，因為對于純分量而言，相量電壓的取值是+90o和-90o分別。然后，在串聯(lián)諧振電路中，當VL = -VC時，所產(chǎn)生的無功電壓為零，并且所有電源電壓都在電阻兩端下降。因此，VR ＝Vsupply，因此，將串聯(lián)諧振電路稱為電壓諧振電路（與作為電流諧振電路的并聯(lián)諧振電路相反）。
由30Ω電阻，2uF電容器和20mH電感器組成的串聯(lián)諧振網(wǎng)絡跨正弦電源電壓連接，該電源在所有頻率下均具有9伏的恒定輸出。計算諧振頻率，諧振電流，諧振時電感器和電容器兩端的電壓，品質(zhì)因數(shù)和電路帶寬。還繪制所有頻率的相應電流波形。
變頻串聯(lián)諧振主要是指所研究的串聯(lián)電路的電壓和電流達到同一相位，即電路中電感的電感電抗和電容電抗的值和時間相等，使R-L-C串聯(lián)電路欲產(chǎn)生諧振時，可調(diào)整電源頻率f、電感器L或電容器C使其達到諧振頻率fr，而與電阻R完全無關。
諧振分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，在電阻、電感和電容的串聯(lián)電路中，出現(xiàn)電路的端電壓和電路總電流同相位的現(xiàn)象，叫做串聯(lián)諧振，串聯(lián)諧振電路呈純電阻性，端電壓和總電流同相，此時阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產(chǎn)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。在電感線圈與電容器并聯(lián)的電路中，出現(xiàn)并聯(lián)電路的端電壓與電路總電流同相位的現(xiàn)象，叫做并聯(lián)諧振，并聯(lián)諧振電路總阻抗最大，因而電路總電流變得最小，但對每一支路而言，其電流都可能比總電流大得多，因此并聯(lián)諧振又稱電流諧振。
諧振時間電容或電感兩端電壓變化一個周期的時間稱為諧振周期，諧振周期的倒數(shù)稱為諧振頻率，它與電容C和電感L的參數(shù)有關.
從上面分析可見，電路的品質(zhì)因素越高，電感或電容上的電壓比外加電壓越高。
并聯(lián)諧振阻抗計算公式
在小于諧振頻率時電路呈現(xiàn)容性還是感性，相位是超前還是滯后？
電場能量和磁場能量不斷變化，但這部分能量在電場和磁場之間振蕩，整個電路的電磁場能量之和保持不變；勵磁電源電路的能量轉(zhuǎn)化為電阻加熱。
湖北四方國瑞電力控股有限公司
