什么是谐振
六.选择性与通频带
1.选择性
谐振电路的选择性就是选择有用的电信号的能力。如图9-1-6所示,当R,L,C串联电路中接入许多不同频率的电压信号时,今如调节电路的固有谐振频率 ω0(在此是调节电容C),就能使我们所需要的频率信号(例如ω2)与电路达到谐振,即使ω0=ω2,从而电路中的 电流达到最大值(谐振电流),当电路的Q值很高时,从C两端(或L两端)输出的电压UC(或UL)也就最大;而我们不需要的电信号(例如ω1和ω3的电压)在电路中产生的电流很小,其输出电压当然也小。这就达到了选择有用电信号ω2的目的。显然,电路的Q值越高,频率特性就月尖锐,因而选择性也就越好。
图9-1-6 串联谐振电路的选择性
2.通频带
(1).定义:当电源的ω(或f)变化时,使电流 (或使 )的频率范围称为电路的通频带,如图9-1-7所示。通频带用Δω或Δf表示,即
ω=ω2-ω1
或 f=f2-f1
(2) .计算公式
可见,Δω(或Δf)与Q值成反比,亦即与选择性相矛盾。
定义相对通频带为
Δω/ω0=Δf/f0=1/Q
图9-1-7 电路通频带的定义
(3).半功率点频率
我们称f1(或ω1)为下边界频率,f2(或ω2)为上边界频率。由于谐振时电路中消耗的功率为P0=I02R,而在f1和f2时,电路中消耗的功率 。可见在上,下边界频率f1和f2处,电路中消耗的功率是等于P0的一半,故又称上,下边界频率为半功率点频率。
在正弦激励下对于同时含有L和C的一段无源电路,如果它的端电压和入端电流同相位,则称这样一种特定的电路工作状态为谐振。 通常把电压超前电流的正弦交流电路称为感性电路,这时电路吸收的无功功率反映了外电源和电路之间磁场能量交换的速率。反之,如果电压滞后电流则无功功率反映的是外电源和电路之间电场能量交换的速率,电路呈容性。在谐振状态下,电压与电流同相位,无功功率为零,表明电路和外电源之间没有电场能或磁场能的交换。当然,这并不是说电路中不含电场能或磁场能,只是表明,在揩振时,电路L中的磁场能和C中的电场能恰好自成系统,在电路内部进行交换。
[编辑本段]谐振解析
谐振电路都有一个特点,容抗等于感抗,电路呈阻性:
那么就有ωL=1/ωC
因为LC都是有知条件,那么可以把谐振的频率点算出来。
品质因数Q=ωL/R,所谓品质因数如果为28,那么并联的谐振电路就是电流减少了28倍;如果是串联的谐振电路,那么就是电压增加了28倍。
那么现在串联谐振点下的电压为施加的电压乘以品质因数。
如果已知条件告诉你的施加电压为峰值,那么就直接相乘;如果已知条件告诉你的施加电压为有效值,那么还需要将算出来的电压再乘以1.414得出峰值。
补充回答:
你想想看,因为有个前提条件ωL=1/ωC
品质因数Q=ωL/R,我考虑了电感,那么电容不是也考虑进去了吗?
首先你要清楚串联谐振实际应用中会用到哪些设备:
要谐振,当然要满足ωL=1/ωC,这其中我们可以改变三个参数来实现谐振,电容C 电感L 和频率ω ,那么现实应用中被试品是电容,电容的大小是固定的,我们可以通过串并联电容改变电容的大小,但很麻烦;那么我们可以改变电感L,以前也使用过可调电感,但实际应用很不方便,体积也比较庞大,所以后来使用最多的也就是改变频率,也就是调频电源。
谐振回路中首先将电源接至可调电源,由可调电源输入电压到励磁变压器的二次端,由励磁变压器变压到一次高压再串联电感,将电感的另一头接到被试品上。这里品质因数Q增大电压的倍数指的是实际加到被试品上的电压也就是电感另一头的电压除以励磁变的高压侧电压。
谐振变压器当然也会饱和,励磁变就是一个变压器,只要是个变压器它就存在铁芯饱和问题,我们实际应用中要计算一下这个变压器的额定电流,看看会不会超过实际容量。如果超过了电感或者励磁变的额定电流就不光是饱和的问题了,就存在损坏试验设备的问题了。
如被试品的电容是0.24μF ,电感是500H ,励磁变的一次额定电流为2A,电感的额定电流也是2A,那么我们算一下,ωL=1/ωC,那么谐振频率就是91.28HZ,算一下,如果我在被试品上加17.4KV电压,那么一次电流就等于
I=ωCU=2πf CU=2*3.14*91.28*0.24*0.000001*17400=2.39A
这个时候电流就超过了试验设备的额定电流,这个时候我们可以算一下,再串联一个同样的电感,电感变为1000H,谐振频率变为64.55HZ,一次电流就变为1.69A就可以了。
我们实际应用中如果电流肯定大于2A,那么一般我们可以这样做,再并联一个电抗器,这个时候电抗器就可以承受4A,当然电感也变小一倍,再将励磁变 的一次电流改为4A的。(励磁变的一次电流是可以通过串并联绕组改变的)这个时候如果谐振频率不能达到你的要求,可以并联电容等等方法来实现。§12-3 谐振电路含有电感、电容和电阻元件的单口网络,在某些工作频率上,出现端口电压和电流波形相位相同的情况时,称电路发生谐振。能发生谐振的电路,称为谐振电路。谐振电路在电子和通信工程中得到广泛应用。本节讨论最基本的RLC串联和并联谐振电路谐振时的特性。一、RLC串联谐振电路
图12-15(a)表示RLC串联谐振电路,图12-15(b)是它的相量模型,由此求出驱动点阻抗为
·电路谐振
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