串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的區(qū)別與關(guān)系?重點是電感和電容組成的回路,在外加交流電源的作用下,都會惹起振蕩。每一個振蕩回路都有自己的固有頻度,當外加交流電源的頻度等于回路的固有頻度時,振蕩的幅度(電流或電壓)達到最大值,這些狀態(tài)稱為諧振現(xiàn)象。諧振在現(xiàn)代無線電與鉗工技術(shù)中的應用極為廣泛,本文僅對諧振中的串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振作探討。
一、串聯(lián)諧振原理
串聯(lián)諧振原理圖1是阻值、電感和電容組成的串聯(lián)電路,在外施角頻度為ω的余弦電流作用下,R、L、C串聯(lián)電路中的感抗和容抗有互相補償?shù)淖饔茫锌购腿菘共幌嗟葧r,阻抗角≠0,電路呈容性(XC>XL)或感性(XC<XL);電路中的電壓或則超前電流,或則滯后電流。假如角頻度ω、電路的L和C參數(shù)滿足一定的條件,使感抗和容抗完全互相補償,即XL=XC,則電路的檢波X=XL-XC=0,此時電路的阻抗角=0,電路中的電壓和電流都會出現(xiàn)同相位的情況,電路的這些狀態(tài)就稱為諧振,并由此得出諧振頻度f=1/2πLC。由于發(fā)生在串聯(lián)電路中,故稱為串聯(lián)諧振,其特征如下:
二、并聯(lián)諧振原理
在電感、電容和外加交流電源相并聯(lián)的振蕩回路電容串聯(lián)和并聯(lián)圖片,一般電感線圈是用內(nèi)阻和電感的串聯(lián)組合來表示的,電容器的耗損及漏電壓通常很小,在一定條件下可忽視不計,如圖4。假如回路的感抗和容抗比內(nèi)阻大得多,即ωL(ωC)>>R,并聯(lián)回路的固有頻度可近似為f=1/2πLC。假如Q、L、C達到一定條件,使并聯(lián)電路的感納和容納相等BL=BC(BL=ωL,BC=1/ωC),因而使電納B等于零(B=BL-BC=0),則電壓與電流將同相(ω=0),這些情況稱為R、L、C并聯(lián)諧振,并聯(lián)諧振原理其特征如下:
諧振時電路的阻抗最大電容串聯(lián)和并聯(lián)圖片,在外施電源電流一定的情況下,電路中的電壓將在諧振時達到最小值,I=U/ZO。因為電源電流與電路中電流同相(=0),因而,電路對電源呈現(xiàn)阻性,諧振時電路的阻抗ZO相當于一個內(nèi)阻。
諧振時并聯(lián)大道的電壓近似相等,而比總電壓大許多倍,如圖5所示。所以諧振時電路兩端會呈現(xiàn)高電流,按照這一特性,并聯(lián)諧振亦稱為電壓諧振。
諧振在電力工程中常常是有害的。諸如在380/220V電力線路中發(fā)生串聯(lián)諧振,雖然L和C兩端的電流Ul和U。互相抵消,但其單獨作用不可忽略,它們常常遠遠小于外加電流,數(shù)值可達數(shù)千伏,這是相當危險的。當電力線路發(fā)生并聯(lián)諧振時,西路電壓常常大大超過電路總電壓,導致繼電器熔斷、開關(guān)合閘或毀壞電氣設(shè)備的車禍。所以電力線路中要
防止發(fā)生諧振。
另一方面,諧振現(xiàn)象在無線電和鉗工技術(shù)中得到廣泛應用,在訊號接收(如收音機調(diào)諧、中頻放大)、消除干擾及一些振蕩器、濾波器電路中,諧振常常是其主要組成部份。
諧振在感應爐電路中也得到了廣泛應用。一般遮感應器線圈上要并聯(lián)或串聯(lián)電容器,以組成并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振電路,使感應爐工作在近于諧振狀態(tài),以求獲得比較高的功率質(zhì)數(shù)和效率。
電路的阻抗Z=R+(XL-XC=R,其值最小,因此電路中的電壓I=U/R達到最大值。因為=0,電路對電源呈現(xiàn)阻性,能量的互換只發(fā)生在電感L與電容C之間。
串聯(lián)諧振時UC稱UL可能超過外加的電源電流多倍(因為XL=XC,則UL=UC。而UL與UC在相位上相反、互相抵消,因此電源電流U=UR,但UL和UC的單獨作用不容忽略:UL=I×XL=U/R×XLUC=I×XC=U/R×XC當XL=XC>R時,UL和UC都低于電源電流U,等于交流電源電流的Q倍(稱為電路的品質(zhì)質(zhì)數(shù)或共振系數(shù),是一個無量綱的量,Q=UC/U=UL/U=1/ωCR=ωL/R倍,假如ωL=1/ωC>>R,則Q>>1,因此電路接近諧振時,電感L和電容C兩端會出現(xiàn)大大超過外施電流的高電流。
串聯(lián)諧振回路總阻抗是純內(nèi)阻,并且變到最小值,等于回路的阻值;回路中的電壓達到最大值;電感上的電流等于電容上的電流,而且等于交流電源電流的Q倍。因而串聯(lián)諧振也稱作電流諧振。串聯(lián)諧振時的相量圖如圖2所示。
串聯(lián)諧振在無線電工程中的應用較為廣泛,圖3是普通收音機的輸入電路,L與C組成串聯(lián)諧振電路。諸如當微弱的訊號電流輸入到串聯(lián)諧振回路后,在電容或電感兩端可以獲得一個比輸入電流大許多倍的電流。而其他各類不同頻度的訊號因為沒有達到諧振,故而在回路中造成的電壓很小,這樣就起到了選擇訊號和抑制干擾的作用。