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变频串联谐振装置|谐振RLC串联电路
2021-12-09

华天电力专业生产变频串联谐振装置,下面为大家介绍谐振RLC串联电路。


谐振电路由一个电容和一个电感的。它也有一些阻力。该电阻可能是线圈本身的有效电阻,也可能是外部连接以产生一些所需的效果。

 

谐振RLC串联电路示于图。这里,电容器C和电感器L串联连接并连接到电压源。电阻R代表线圈电阻。它的值通常非常小,与其他阻抗相比通常被忽略。假设电容器C是无损的。源的频率可以变化。

 

根据电源电压的频率,这些电路可能表现为电容电路或电感电路。但是在特定频率下,感抗将变得等于容抗。在这种状态下,电路将表现得像一个纯电阻电路。这种现象称为共振,相应的频率称为共振频率。

 

变频串联谐振装置

谐振RLC串联电路


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在给定频率f 下,电感器和电容器的电抗将为:

X L = 2πfL 和 X C = 1/2πfC

 

电路的总阻抗将为:

Z = [(R 2 ) + (X L – X C ) 2 ] 1/2

 

从这些方程中,我们可以很容易地理解 X L随频率线性增加,而电抗 X C随频率成反比变化。

 

现在,如果我们均匀地改变源的频率,我们会发现在特定频率下有非常大的电流流过电路。之所以如此,是因为在此频率下,电路对电压源提供最小阻抗,此频率称为谐振频率。

 

在该频率下,X L = X C并相互抵消,因此Z = R。这是电路的最小可能阻抗。

 

低于谐振频率,X C > X L,电路向源提供容抗。并且高于谐振频率,X L > X C,电路为电源提供感抗。

 

在谐振处, X L = X C

或 2πf r L = 1/2πfrC

 

或谐振频率f r = 1/2π√(LC)


从上面的讨论可以清楚地看出,串联 RLC 谐振电路的电流在谐振频率处最大,并且在该频率的任一侧减小。因此,该电路具有选择特定频率信号的特性。


线圈的品质因数 – Q

 

电路电阻R在信号选择性中起着重要作用。因为当我们远离谐振频率时,电路电流减小的速率取决于电路的电阻。

 

如果电路中的电阻很低,当我们远离谐振频率时,电流会急剧下降。但是,电路的谐振频率不受电路电阻的影响。


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通常,谐振电路的电阻是所用电感器的一个组成部分。电感量相同但阻值不同的线圈会有不同的选择特性。因此,线圈的电阻决定了所用电感器的质量。在技术上,它被称为线圈的品质因数。

 

在线圈的情况下,感抗与其电阻的比率称为线圈的Q。类似地,在谐振电路的上下文中,电抗与电路电阻的比率称为谐振电路的 Q。

 

如果电路阻力仅为由于线圈,那么Q电路的和Q的线圈的将是相同的。

 

在计算谐振电路Q时,可以使用任一电抗(X L或 X C),因为它们是相等的。因此,

 

Q = X L /R = 2πf r L/R

 

具有高品质因数的串联谐振电路提供了良好的频率鉴别。简而言之,Q 是衡量谐振电路选择或拒绝频带的能力的指标。谐振电路的 Q 值越高,它作为频率选择器的能力就越大。


并联 RLC 谐振电路


甲RLC并联谐振电路示于图。这里,电感器和电容器相对于电源彼此并联连接。电阻R代表线圈电阻。它的值通常非常小,与其他阻抗相比通常被忽略。假设电容器C是无损的。源的频率可以变化。


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通过电感的电流将滞后电源电压V 90 o并且通过电容器的电流将超前 90 o。因此,它们将根据支路电流的大小部分或完全相互抵消。

 

在较高频率下,X C < X L然后 I C > I L并且电路是电容性的。而在较低频率下,X L < X C然后 I L > I C,并且电路是电感性的。

 

在共振时,X L = X C,感性电流和容性电流将相等(但相位相反)。所以它们会完全相互抵消。换句话说,没有电流流过电路。它将提供非常高的阻抗。然而,这是一个理想的条件,实际上,会流过非常小的电流。

 

所以谐振时的阻抗最大,当我们离开谐振时,阻抗下降。电阻值决定了阻抗曲线的高度和陡度。如果电阻更大,则阻抗曲线的高度降低,曲线变平。

 

谐振电路的带宽

 

因此,每个谐振电路都可以区分谐振频率和非谐振频率。谐振电路的这种鉴别特性用带宽表示。谐振电路

 

的带宽是谐振频率之上和之下的赫兹总数,它给出与谐振频率本身几乎相同的响应。该频带也称为电路的通带。

 

它可以是串联谐振电路的线电流,也可以是并联谐振电路的阻抗。

 

谐振电路的频率响应如图所示。通带的有效限值取自响应曲线上对应于峰值 70.7% 的点。

 

由于电路的Q决定了曲线的整体陡度。因此,电路的带宽可以用Q表示如下:

 

带宽 = (f 2 – f 1 ) = f r /Q。


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