RLC串联谐振特性

RLC串联谐振电路的特性研究RLC电路阻抗实验原理品质因素Q通频带RLC串联谐振的条件,RLC电路阻抗CLR交流电路总阻抗：CLjRZ1实部为电阻，虚部为电抗在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗，阻抗单位Ω。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗。电抗包括容抗和感抗，电抗单位Ω。阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体交流电路，阻抗是随着电源频率f变化而变化。为激励电压频率,2ff~+-激励电压UCXC1cjjXZCC1LXLLjjXZLL电容的容抗：电感的感抗：“通高频、阻低频”“通低频，阻高频”RLC电路阻抗容抗和感抗，其值大小与交流电频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。电感上的电压UL与电容上的电压UC相位相差180°。阻抗是电阻与电抗在向量上的和。IRULUCUCUCLUUsUCLXX||ZR10LC01LC或其谐振频率为：RLC串联谐振的条件谐振时电路的感抗与容抗有效值相等LCf210谐振角频率(resonantangularfrequency)LCω10谐振频率(resonantfrequency)LCfπ210谐振周期(resonantperiod)LCfTπ2/100f0称为RLC电路的固有谐振频率，它只与电路的参数有关，与信号源无关。由此使RLC串联电路发生谐振的条件（1）LC不变，改变w。（2）电源频率不变，改变L或C(常改变C)。RLC串联谐振的条件RLC串联电路谐振时的特点.同相与IU)1((2)入端阻抗Z为纯电阻，即Z=R。电路中阻抗值|Z|最小。|Z|0OR(3)电流I达到最大值I0=U/R(U一定)。IRjL+_Cωj1U+++___RULUCU相当于短路。LCUUCL,0(4)LC上串联总电压为零，即。上，电源电压全部加在电阻UUR因此串联谐振又称电压谐振。P=RI02=U2/R，电阻功率达最大。即L与C交换能量，与电源间无能量交换。2002001,,0ICωQLIωQQQQCLCL(5)功率特性阻抗和品质因数1.特性阻抗(characteristicimpedance)单位：与谐振频率无关，仅由电路参数决定。CLCL0012.品质因数(qualityfactor)Q它是说明谐振电路性能的一个指标，同样仅由电路的参数决定。无量纲CLRRCωRLωRQ1100谐振时的感抗或容抗(a)电压关系：RIUUR0UQIRRLILULjjj00000UQIRCRCIUCj1jj0000品质因数的意义：UUUURILIωRLωQCL000000即UL0=UC0=QU表明谐振时的电压放大倍数。例：某收音机C=150pF，L=250H，R=20如信号电压10mV,电感上电压650mV这是所要的。65RQΩ1290CL电子工程中,常利用高品质因数的串联谐振电路来放大电压信号。电力工程中则需避免发生高品质因数的谐振，以免因过高电压损坏电气设备。品质因素Q边动手边思考:在L、C一定的情形下，R值大小对串联谐振电路的Q值的影响怎样?Q值越大，谐振曲线越尖锐.R=?ΩR=?ΩIff0ImaxQ大Q小CLRUUUUQCL1Q值标志谐振电路的性能ImaxImax2Iff1f0f2通频带宽度通频带电源的频率超过通频带范围时，电路对信号的衰减作用大，响应明显变小，通频带越宽，滤波性能就越差。通频带Δf越小（Q越大），谐振曲线越尖锐，电路的选择性越好。思考题１、概括RLC谐振电路的特性，并阐述谐振电路的作用.2、为什么串联谐振称为电压谐振？LCf210CL001RUZUISS0Q1:谐振时电路的感抗与容抗有效值相等谐振时电路的阻抗有最小值（Z=R），电路总电压为电阻电压，电路为纯电阻，电流有最大值，这种现象称为RLC串联谐振。RLC串联电路中，谐振频率f0为电路中电感上的电压UL与电容上的电压UC有效值相等，相位相差180°，谐振时UL与UC有效值是激励电压U的Q倍，即UL=UC=QU。RLC串联电路作用RLC串联电路作用在无线电接收设备中用来选择接收信号电路对非谐振频率的信号衰减作用大，广播电台以不同频率的电磁波向空间发射自己的讯号，调节收音机中谐振电路的可变电容，可将不同频率的各个电台分别接收。在电子技术中用来获取高频高压对于一般实用的串联谐振电路，R很小且常用L的电阻（即电感线圈导线内阻）代替，Q值很高，从几十到上千，谐振时电感和电容上的电压很高。如回旋加速器的加速极就是这样一个电路，Q值很高，就是用其谐振电压对粒子进行加速。Q1:RLC串联电压谐振串联时，电流只有一个回路，电流大小等于回路电压除以阻抗。电流不可能大于电源输出电流（等于该电流）。而电容和电感上的电压互为相反，回路电压等于这两个电压差值加上电阻压降。因此串联谐振是电压谐振而不是电流谐振。并联时，负载电压只有一个，电流回路有两个，电压与电源相同，电容电流与电感电流的差值等于电源电流。因此这是电流谐振。Q2:在串联谐振发生时，电容或电感上的电压约等于外加电压的Q倍。但是当你将负载并联到电容或电感上时，电路的Q值将大大下降，这时在电路中计算时就不能用原来的空载Q值，而要用“有载Q值”，有载Q可能小于1！在串联谐振电路中，电感和电容的电压数值相等，方向相反。理论上是无穷大,不过实际中由于二极管的压降,共频和负载等原因会使其电压大大缩减,变压器的基本原理是电磁感应原理,在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2N1时，其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器。初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系。式中n称为电压比(圈数比)。当n1时，则N1N2，V1V2，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器谐振变压器是利用串联谐振或并联谐振的原理，产生大电流和高电压。一般用于大电容或大电感负载。利用负载和设备的并联谐振，可以用较小的激励电流取得较大的负载电流；利用负载和设备的串联谐振可以用较低的激励电压在负载上取得高电压。Q3: