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简单串联谐振
2021-12-08

华天电力专业生产串联谐振耐压设备,下面为大家介绍简单串联谐振。


类似的效果发生在串联电感/电容电路中。当达到谐振状态(容抗和感抗相等)时,两个阻抗相互抵消,总阻抗降至零!


串联谐振耐压设备

例子:

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在 159.155 Hz 谐振频率下,总串联阻抗等于 0 Ω,结果是谐振时交流电源短路。在上面绘制的电路中,这不会很好。我将添加一个与电容器和电感器串联的小电阻器(下图),以保持最大电路电流受到一定限制,并在相同的频率范围内执行另一次 SPICE 分析。


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适用于 SPICE 的串联谐振电路



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电流 I(v1) 的串联谐振电路图

和以前一样,电路电流幅度从下到上增加,而频率从左到右增加。仍然可以看到峰值位于 157.9 Hz 的绘制频率点,这是最接近我们预测的 159.155 Hz 共振点的分析点。这表明我们的谐振频率公式对于简单的串联 LC 电路和对于简单的并联 LC 电路同样适用,就是这种情况:


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共振频率公式

串联 LC 谐振电路需要注意:由于谐振时串联 LC 电路中可能存在高电流,因此可能会在电容器和电感器两端产生危险的高压降,因为每个组件都具有显着的阻抗。我们可以编辑上述示例中的 SPICE 网表,以包含电容器和电感器两端的电压图来演示发生的情况。


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Vc=V(2,3) 70 V 峰值、VL=v(3) 70 V 峰值、I=I(V1#branch) 0.532 A 峰值的绘图。


根据 SPICE 的说法,电容器和电感器两端的电压在 70 伏左右达到峰值!对于仅产生 1 伏电压的电源来说,这令人印象深刻。不用说,在试验这样的电路时要小心。由于 AC 分析语句 (.ac lin 20 100 200) 中的步数很小 (20),因此 SPICE 电压低于预期值。期望值是多少?


电容器和电感器电压的预期值为 100 V。该电压会将这些组件施加到该水平,因此必须对其进行相应的额定。然而,这些电压是异相的并相互抵消,从而在所有三个分量上产生的总电压仅为 1 V,即施加电压。电容器(或电感器)电压与施加电压的比率是“Q”因数。


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审查:


当电源频率接近谐振时,串联 LC 电路的总阻抗接近于零。

用于确定简单谐振电路中谐振频率的相同公式也适用于简单串联电路。

由于高电流和相当大的单个组件阻抗,谐振时串联 LC 电路的各个组件之间可能会形成极高的电压。


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