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了解串联和并联谐振
2021-10-14

由电阻、电容和电感值决定的特殊频率是指交流电路中的谐振。谐振频率点出现在电感器的感抗值与电容器的容抗值相等且频率变化的地方。


串联谐振


串联谐振


电气和电子电路中使用的最重要的电路之一是串联谐振电路,它可以在各种形式中找到,例如噪声滤波器、交流电源滤波器以及无线电和电视调谐电路,其中非常有选择性的调谐电路用于接收产生不同的频道。当感抗和容抗大小相等但由于相位相差 180 度而相互抵消时,就会发生串联 RLC 电路的谐振。


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电流的串联谐振电路图如下所示,其中电路电流幅度从下到上增加,而频率从左到右增加。下面显示的谐振频率公式适用于简单串联 LC 电路和简单并联 LC 电路一样,因为可以看到峰值位于 157.9 Hz 的绘制频率点,这是最接近预测谐振点的分析点159.55 赫兹。


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当电源频率接近谐振时,串联 LC 电路的总阻抗接近于零。由于高电流和大量的单个组件阻抗,在谐振时串联 LC 电路的各个组件之间会形成极高的电压。电容器和电感器之间可能会产生危险的高压。


串联谐振电路中耗散的平均功率可以用 RMS 电压和电流表示如下:


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平行共振


并联 RLC 电路的谐振比串联谐振要复杂一些。有三种不同的方法可以定义谐振频率,因为它们收敛于与电路中具有小电阻的串联谐振频率相同的表达式。在许多方面,并联谐振电路与串联谐振完全相同,因为两者都是包含两个电抗元件的三元网络,使它们成为二阶电路。两者都受电源频率变化的影响,并且都有一个频率点,在该频率点,它们的两个无功分量会相互抵消,从而影响电路的特性。


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随着电源频率接近谐振,并联 LC 电路的总阻抗接近无穷大。当总阻抗增加到无穷大且电容和电感电抗彼此相等时,储能电路不会从交流电源汲取电流。


串并联电路中的谐振


在电阻很小或没有电阻的简单电抗电路中,阻抗急剧变化的影响将在谐振频率上显现出来。


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