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串联谐振电路
2021-07-07

在电路中,电感和电容的影响正好相反,在电感、电压超前电流和电容、电压滞后电流中,电压和电流之间存在90度的相位差,因此,在L和C串联电路中,通过电感和电容的电流是相同的,两者之间的电压相位差为180°,当L和C之间的电压大小相等时,它们相互抵消,此时测量LC两端的电压值为0,这不是很神奇吗?现在让我们看看是怎么发生的。


当谈到电容电感时,让我们回顾一下质量因数Q,它被定义为电抗与电阻的比率,电抗随频率变化,低频时电感较小,随频率的增加而增大,低频时电容电抗较大,随频率的增加而减小,然后,在L和C的任意串联电路中,信号源的频率逐渐变化,在一定的频率范围内,电感和电容基本相同,我们称之为特例共振,这个频率叫做共振频率,这个电路叫做串联谐振电路。


串联谐振


在lc串联电路中,当信号源的频率低于谐振频率时,电容电抗大于电感,随着频率的降低,电容器的电容电抗变大,电感的电感变小,因此,电路的总电抗会随着频率的降低而增加,因此,随着频率的降低,电路中的电流会变小,当频率高于谐振频率时,电感大于电容电抗,随着频率的增加,电容电抗变小,电感变大,此时,电路中的总电抗将随着频率的增加而增加,因此,随着频率的增加,电路中的电流变特性降低,因此,我们得出了一个非常重要的结论:当LC串联电路中的频率等于谐振频率时,电路中的电流较大,当谐振频率越高或越低时,电路中的电流就会减小。


L和C在共振下的电压是多少?通常,L和C的电压很大,通常是施加在电路上的电压的q倍,例如,在Q值为10的LC串联电路中,如果信号源提供的电压为10V,则电感和电容两端的电压为100V,不用担心,两个电压之间存在180度的相位差,电路的总电压仍然为10V加起来之后,电容电感两端的高电压是由于电容的电场和电感的磁场所存储的能量在每个循环中在电容器和电感之间来回传递而引起的。


通过对这一关系的深入理解,可以利用串联谐振的特点,设计出一些实用的电力测试装置,很容易与串联谐振电路一起发挥作用,其基本原理是利用励磁变压器激励串联谐振电路,通过调节变频控制器的输出频率使电路电感L和电容C串联谐振,变频控制器为整套设备供电,将380V或220V的固定幅频正弦交流电源转换成幅频可调的正弦波,励磁变压器将变频电源的输出电压提高到合适的试验电压,高压电抗器L与试样C发生串联谐振,谐振电压为试样C所加电压,通过调节变频电源的输出电压就可以。

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