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電力科普丨串聯(lián)諧振電路
發(fā)布日期：2020-06-01 點(diǎn)擊：3275次
湖北四方國(guó)瑞電力控股有限公司是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振設(shè)備在行業(yè)內(nèi)都廣受好評(píng)，以打造最具權(quán)威的“串聯(lián)諧振“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。
諧振變壓器的基本公式就是ω=1/√（LC），其中ω是電源的角頻率=2лf，L和C是負(fù)載或設(shè)備的電感和電容量。要完全滿(mǎn)足等式，ω、L、C中至少需要有一個(gè)參數(shù)是可調(diào)的，為了滿(mǎn)足輸出電壓或電流的要求，L和C中必須有一個(gè)是可調(diào)的，為了精確找到諧振點(diǎn)，還需要參數(shù)可以無(wú)級(jí)微調(diào)。所以，現(xiàn)代諧振變壓器一般使用變頻電源作為電源，以便調(diào)整ω，以帶抽頭電抗器作為L(zhǎng)，與C配合就可以方便地找到諧振點(diǎn)。
高頻諧振變壓器是作為開(kāi)關(guān)電源最主要的組成部分。開(kāi)關(guān)電源一般采用半橋式功率轉(zhuǎn)換電路，工作時(shí)兩個(gè)開(kāi)關(guān)三極管輪流導(dǎo)通來(lái)產(chǎn)生100kHz的高頻脈沖波，然后通過(guò)高頻變壓器進(jìn)行降壓，輸出低電壓的交流電，高頻變壓器各個(gè)繞組線(xiàn)圈的匝數(shù)比例則決定了輸出電壓的多少。
在研究各種諧振電路時(shí)，常常涉及到電路的品質(zhì)因素Q值的問(wèn)題，那末什么是Q值呢？下面我們作詳細(xì)的論述。
圖1是一串聯(lián)諧振電路，它由電容C、電感L和由電容的漏電阻與電感的線(xiàn)電阻R所組成。此電路的復(fù)數(shù)阻抗Z為三個(gè) 元件的復(fù)數(shù)阻抗之和。
Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴
上式電阻R是復(fù)數(shù)的實(shí)部，感抗與容抗之差是復(fù)數(shù)的虛部，虛部我們稱(chēng)之為電抗用X表示, ω是外加信號(hào)的角頻率。
當(dāng)X=0時(shí)，電路處于諧振狀態(tài),此時(shí)感抗和容抗相互抵消了，即式⑴中的虛部為零，于是電路中的阻抗最小。因此電流最大，電路此時(shí)是一個(gè)純電阻性負(fù)載電路，電路中的電壓與電流同相。電路在諧振時(shí)容抗等于感抗，所以電容和電感上兩端的電壓有效值必然相等，電容上的電壓有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU，品質(zhì)因素Q=1/ωCR，這里I是電路的總電流。
電感上的電壓有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU品質(zhì)因素Q=ωL/R
因?yàn)椋篣C=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R
電容上的電壓與外加信號(hào)電壓U之比UC/U= （I*1/ωC）/RI=1/ωCR=Q
電感上的電壓與外加信號(hào)電壓U之比UL/U= ωLI/RI=ωL/R=Q
從上面分析可見(jiàn)，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。
電路的選擇性：圖1電路的總電流I=U/Z=U/[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2=U/[R2+(ωLω0/ω0-ω0/ωCω0)2]1/2
ω0是電路諧振時(shí)的角頻率。當(dāng)電路諧振時(shí)有：
ω0L=1/ω0C
所以I=U/{R2+[ω0L(ω/ω0-ω0/ω)]2}1/2= U/{R2+[R2(ω0L/R)2](ω/ω0-ω0/ω)2}1/2= U/R[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2
因?yàn)殡娐分C振時(shí)電路的總電流I0=U/R，
所以I=I0/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2有：I/I0=1/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2作此式的函數(shù)曲線(xiàn)。設(shè)(ω/ω0-ω0/ω)2=Y
曲線(xiàn)如圖2所示。這里有三條曲線(xiàn)，對(duì)應(yīng)三個(gè)不同的Q值，其中有Q1>Q2>Q3。從圖中可看出當(dāng)外加信號(hào)頻率ω偏離電路的諧振頻率ω0時(shí)，I/I0均小于1。Q值越高在一定的頻偏下電流下降得越快，其諧振曲線(xiàn)越尖銳。也就是說(shuō)電路的選擇性是由電路的品質(zhì)因素Q所決定的，Q值越高選擇性越好。
