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串联谐振与并联谐振OR电压谐振与电流谐振
2021-09-06

交流电路中既有感性原件又有容性原件,感性原件是通直流阻交流,容性原件是通交流阻直流。在正弦稳态电路中,电感性质是电压相位超前电流相位 90°,电容性质是电流相位超前电压相位 90° 。


物理上用相位来描述:感性原件和容性原件的相位正好相反,而感性原件和容性原件在电路中呈现的阻性在某个频率下会相等,即大小相等,方向相反,这样的电路称为谐振电路,该频率称为谐振频率。


串联谐振


RLC谐振就是指电阻器R、电感线圈L和电容器C串联或并联时,电容值C与电感值L相等的电路(相当于纯电阻电路、电路呈现纯阻性)所产生的现象。

1.RLC串联谐振又称为电压谐振

在 RLC 串联电路中,出现电源、电压、电流同相位现象,叫做串联谐振。L、C 性质相反,作用互相抵消,即ωL-1/ωC=0,使得电路总阻抗最小,所以电流最大。

理想LC串联谐振:

对于理想的电感L、电容C元件,串联谐振发生时,L、C元件上的电压大小相等、方向相反,总电压等于0(谐振阻抗为零)。

2.RLC并联谐振又称为电流谐振

在 RLC 串联电路中,出现电路端电压和总电流同相位的现象,叫做并联谐振。L、C 性质相反,作用互相抵消,即1/ωL-ωC=0,使得电路总导纳最小,所以电压最大。

理想LC并联谐振:

对于理想的L、C元件,并联谐振发生时,L、C元件中的电流大小相等、方向相反,总电流等于0(谐振阻抗为无穷大)。故称为电流谐振。

3.能量交换


无论是串联谐振还是并联谐振,在谐振发生时,电感L和电容C之间都实现了完全的能量交换。即电感释放的磁能完全转换成电场能储存进电容;而在另一时刻电容放电,又转换成磁能由电感储存。

在串联谐振电路中,由于是串联,电感L和电容C流过的市同一个电流,因此能量的交换以电压极性的变化进行。其特点是:电路呈纯电阻性,电源、电压和电流同相位,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,因此串联谐振也称电压谐振。

在并联谐振电路中,电感L和电容C两端是同一个电压,故能量的转换表现为两个元件电流相位相反。其特点是:并联谐振是一种完全的无功补偿,电源无需再提供无功功率,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。

 

谐振时电感和电容还是两个元件,否则不能进行能量交换;但从等效阻抗的角度,是变成了一个元件:数值为零或无穷大的电阻。


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