谐振电路问题?

核心提示在电路中,电流不流经用电器,直接连接电源两极,则电源短路。根据欧姆定律I=U/R知道,由于导线的电阻很小,电源短路时电路上的电流会非常大。这样大的电流,电池或者其他电源都不能承受,会造成电源损坏。而串联谐振产生的条件在电阻、电感及电容所组成

在电路中,电流不流经用电器,直接连接电源两极,则电源短路。根据欧姆定律I=U/R知道,由于导线的电阻很小,电源短路时电路上的电流会非常大。这样大的电流,电池或者其他电源都不能承受,会造成电源损坏。

而串联谐振产生的条件在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2+(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。

而有时在实际使用情况中,在串联谐振状态,当试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐,回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。RLC串联谐振电路发生谐振时,Xl=Xc,电路阻抗Z=R+j(Xl-Xc)=R,电抗部分电压Ux=I(Xl-Xc)=0,所以该部分相当于短路。故RLC串联谐振电路可以等效为一个只含有R的纯电阻电路。讲的通俗点就是串联谐振时,对于谐振频率,LC串联的阻抗非常小,几乎为零。这样,就几乎相当于把电源短路了。而你如果还要让这个谐振电路工作,就必须有非常大的高频电流源供电,而不能使用平常的电压源。

注意:仅在发生谐振时才可以。

通过以上的介绍说明对于串联谐振相当于短路也就不难理解了。

电路谐振时电容的电压可以是电源电压的几倍

电力系统的振荡与系统中导线对地分布电容的容抗XC和电压互感器并联运行的综合电感的感抗XL有关,一般会出现三种形式。(1)当感抗XL和容抗XC比值较小时,发生的谐振是分频谐振,过电压倍数较低,一般不超过25倍的相电压。(2)当XC和XL的比值较大时,发生的是高频谐振,过电压的倍数较高。当XC和XL的比值在分频和高频之间,接近50Hz时,为基频谐振,其特点是两相电压升高,一相电压降低,线电压基本不变,过电压倍数不到32倍,过电流却很大。

电路谐振时电容电压可以是电源电压的几倍至几百倍。串联谐振电路图:

1、假设谐振频率为ω,电源电压为U,电容和电感总的电阻大小为R,谐振时电容的阻抗为-j/(ωC),电感阻抗为jωL,则电路总阻抗大小为jωL-j/(ωC)+R。

2、电路谐振时,电感阻抗等于电容阻抗即jωL-j/(ωC)=0,电流I=U/(jωL-j/(ωC)+R)=U/R。此时电容两端电源为Uc=-j/(ωC)U/R,即电容电压Uc是电源电压U的1/ωRC倍,1/ωRC的大小一般从几到几百不等,与电路具体情况有关。

电路串联谐振时,电路电流达到最大,电容或电感两端电压可以达到电源电压的数倍至数百倍,这一数值与谐振频率与电容大小有关,电容与谐振频率越小,倍数越大。

除此之外,谐振时电压倍数1/ωRC还可以用于衡量电路性能,定义品质因数Q=1/ωRC,以品质因数Q值表示电路的性能,Q值越大,谐振曲线越尖窄, 则电路的性能越好。

 
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