电缆故障检测仪厂家

新闻分类

联系我们

武汉中电科威电气有限公司 

销售热线: 18086043528  

销售QQ:2905130237

网址:www.whzdkw.com

公司邮箱:whzdkw@163.com


串联变频谐振的原理

您的当前位置: 首 页 >> 新闻中心 >> 解决方案

串联变频谐振的原理

发布日期:2019-06-17 作者:whzdkw 点击:

本篇将和大家讨论串联谐振电源产生的原理,并分析串联谐振现象的一些特征,探索串联谐振现象的一些基本规律,以便在应用中能更自如的使用串联谐振电源产品和分析在试验过程中发生的一些现象。

 

一、串联谐振的产生:

 

谐振是由RLC元件组成的电路在一定条件下发生的一种特殊现象。首先,我们来分析RLC串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。图1所示RLC串联电路,在正弦电压U作用下,其复阻抗为:

 

式中电抗XXlXc是角频率ω的函数,X随ω变化的情况如图2所示。当ω从零开始向∞变化时,X从﹣∞向﹢∞变化,在ω<ωo时、X0,电路为容性;在ω>ωo时,X0,电路为感性;在ω=ωo

 

1                                          2

此时电路阻抗Z(ωo)R为纯电阻。电压和电流同相,我们将电路此时的工作状态称为谐振。由于这种谐振发生在RLC串联电路中,所以又称为串联谐振。式1就是串联电路发生谐振的条件。由此式可求得谐振角频率ωo如下:

                 

谐振频率为

                 

由此可知,串联电路的谐振频率是由电路自身参数LC决定的.与外部条件无关,故又称电路的固有频率。当电源频率一定时,可以调节电路参数LC,使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振;在电路参数一定时,可以改变电源频率使之与电路固有频率一致而发生谐振。

 

二、串联谐振的品质因数:

 

串联电路谐振时,其电抗X(ωo)0,所以电路的复阻抗

 

呈现为一个纯电阻,而且阻抗为最小值。谐振时,虽然电抗XXLXc=0,但感抗与容抗均不为零,只是二者相等。我们称谐振时的感抗或容抗为串联谐振电路的特性阻抗,

记为ρ,即


ρ的单位为欧姆,它是一个由电路参数LC决定的量,与频率无关。

    工程上常用特性阻抗与电阻的比值来表征谐振电路的性能,并称此比值为串联电路的品质因数,用Q表示,即

         

品质因数又称共振系数,有时简称为Q值。它是由电路参数RLC共同决定的一个无量纲的量。

 

三、串联谐振时的电压关系

 

谐振时各元件的电压分别为

      

      

即谐振时电感电压和电容电压有效值相等,均为外施电压的Q倍,但电感电压超前外施电压900,电容电压落后外施电压900,总的电抗电压为0。而电阻电压和外施电压相等且同相,外施电压全部加在电阻R上,电阻上的电压达到了最大值。

在电路Q值较高时,电感电压和电容电压的数值都将远大于外施电压的值,所以串联谐振又称电压谐振。

 

四、串联谐振时的能量关系:

 

现在分析谐振时的能量关系。设谐振时电路电流为

                 

则电容电压为

         

电路中的电磁场总能量为


由于谐振时有


 

所以

            

这表明,串联谐振时,电路中电场能量最大恒等于磁场能量的最大值、而电感和电容中储存的电磁能量总和是不随时间变化的常量,且等于电场或磁场能量的最大值。图3的曲线反映了谐振时电、磁场能量的关系。当电场能量增加某一数值时,磁场能量必减小同一数值,反之亦然。这意味着在电容和电感之间,存在着电场能量和磁场能经相互转换的周期性振荡过程。电磁场能量的交换只在电感和电容元件之间进行.和电路外部没有电磁能量的交换。电源只向电阻提供能量,故电路呈纯阻性。


本文网址:http://www.whzdkw.com/news/521.html

相关标签:串联谐振交流耐压试验装置

最近浏览:

在线客服
分享 一键分享