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(知識點)串聯諧振和并聯諧振作淺析的區別

更新時間:2023-07-01 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

要點是電感和電容組成的回路在外部交流電源的作用下會引起振蕩。 每個振蕩電路都有自己的固有頻率。 當外部交流電源的頻率等于電路的固有頻率時,振蕩(電流或電壓)的幅度達到最大值。 這些狀態稱為共振現象。 諧振廣泛應用于現代無線電和裝配技術中。 本文僅討論諧振中的串聯諧振和并聯諧振。AfG物理好資源網(原物理ok網)

1、串聯諧振原理AfG物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振原理圖1是電阻、電感、電容組成的串聯電路。 在施加角頻率為ω的余弦電流作用下,R、L、C串聯電路中的感抗和容抗具有相互補償作用。 當感抗與容抗不相等,阻抗角≠0時,電路為容性(XC>XL)或感性(XC<XL); 電路中的電壓要么超前電流,要么滯后電流。 如果角頻率ω、電路的L、C參數滿足一定條件,使感抗和容抗完全相互補償,即XL=XC,則電路的檢測X=XL-XC= 0,此時電路的阻抗角=0,電路中的電壓和電流將同相,電路的這些狀態稱為諧振,可得諧振頻率f=1/2πLC由此。 由于它發生在串聯電路中,所以稱為串聯諧振,其特點如下:AfG物理好資源網(原物理ok網)

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,電路對電源呈阻性,能量交換僅發生在L和電容C之間的電感中。AfG物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振時,UC稱UL可能超過所施加的電源電流數倍(因為XL=XC,則UL=UC。且UL與UC相位相反,相互抵消,因此電源電流U =UR,但UL和UC單獨供電電流的作用不可忽視: UL=I×XL=U/R×XLUC=I×XC=U/R×XC 當XL=XC>R時,UL和UC均UC 低于電源電流 U,等于 Q 乘以交流電源電流(稱為電路的品質素數或諧振系數,為無量綱量,Q=UC/U=UL/ U=1/ωCR=ωL/R次,如果ωL=1/ωC>>R,則Q>>1,所以當電路接近諧振時,電感L兩端會有很大的電流,電容器C大大超過所施加的電流。AfG物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振電路的總阻抗為純內阻,且變為最小值,等于電路的電阻; 電路中的電壓達到最大值; 電感上的電流等于電容器上的電流,并且等于交流電源電流的Q倍。 因此串聯諧振也稱為電流諧振。 串聯諧振時的相量圖如圖 2 所示。AfG物理好資源網(原物理ok網)

串聯諧振廣泛應用于無線電工程中。 圖3是普通收音機的輸入電路,L和C組成串聯諧振電路。 例如,當微弱信號電流輸入串聯諧振電路時,在電容器或電感器兩端可以獲得比輸入電流大許多倍的電流。 而其他各類不同頻率的信號不會達到諧振,因此在回路中引起的電壓很小電路的串聯和并聯實驗,起到選擇信號和抑制干擾的作用。AfG物理好資源網(原物理ok網)

二、并聯諧振原理AfG物理好資源網(原物理ok網)

在電感、電容和外部交流電源并聯的振蕩電路中,一般的電感線圈用內阻和電感的串聯組合來表示。 電容器的損耗和漏電壓通常很小,在一定條件下可以忽略不計,如圖4所示。如果回路的感抗和容抗遠大于內阻,即ωL( ωC)>>R,并聯回路的固有頻率可近似為f=1/2πLC。 若Q、L、C滿足一定條件,則并聯電路的電感和容量相等BL=BC(BL=ωL,BC=1/ωC),從而電納B等于0(B=BL- BC = 0), 那么電壓和電流將同相(ω=0)。 這些情況稱為 R、L、C 并聯諧振。 并聯諧振原理的特點如下:AfG物理好資源網(原物理ok網)

諧振時電路的阻抗最大,當外部電源電流恒定時,諧振時電路中的電壓將達到最小,I=U/ZO。 由于電源電流與電路中的電流同相(=0),因此電路對電源是有電阻的,諧振時電路的阻抗ZO相當于一個內阻。AfG物理好資源網(原物理ok網)

諧振時,并聯通路的電壓近似相等,但比總電壓大很多倍,如圖5所示。因此,諧振時電路兩端會出現大電流。 根據這一特性,并聯諧振又稱為電壓諧振。AfG物理好資源網(原物理ok網)

諧振在電力工程中通常是有害的。 例如,在380/220V電源線中會發生串聯諧振,雖然L和C兩端的電流Ul和U相互抵消,但它們各自的影響也不容忽視。 它們往往比施加的電流小得多,其值可達數千伏,這是相當危險的。 當電力線路中發生并聯諧振時,西側電路的電壓往往大大超過該電路的總電壓電路的串聯和并聯實驗,從而導致繼電器熔斷、開關閉合或用電設備被毀壞等事故。因此,在電力線路中AfG物理好資源網(原物理ok網)

防止共振。AfG物理好資源網(原物理ok網)

另一方面,諧振現象廣泛應用于無線電和裝配技術中。 在信號接收(如收音機調諧、中頻放大)、干擾消除以及一些振蕩器和濾波電路中,諧振往往是其主要成分。AfG物理好資源網(原物理ok網)

諧振也廣泛應用于感應爐電路中。 一般在電感線圈上并聯或串聯電容器,形成并聯諧振或串聯諧振電路,使感應爐工作在接近諧振的狀態,以獲得較高的電能質量和效率。AfG物理好資源網(原物理ok網)

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