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bifa必发唯一官网|大浦安娜|电路基础系列:交流电路篇-12 并联谐振电路
发布时间:2024-11-02 18:09:09| 文章来源:bifa必发科技
在许多方面ღ★ღ◈,并联谐振电路与我们在上一个教程中看到的串联谐振电路完全相同ღ★ღ◈。两者都是三元件网络ღ★ღ◈,包含两个无功分量ღ★ღ◈,使其成为二阶电路ღ★ღ◈,都受电源频率变化的影响ღ★ღ◈,并且都有一个频率点ღ★ღ◈,其中两个无功分量相互抵消bifa必发唯一官网ღ★ღ◈,从而影响电路的特性ღ★ღ◈。两个电路都有一个谐振频率点ღ★ღ◈。
然而ღ★ღ◈,这次的不同之处在于ღ★ღ◈,并联谐振电路受到流经并联RLC电路内每个并联支路的电流的影响ღ★ღ◈。坦克电路是一种并行的组合ღ★ღ◈,用于滤波器网络选择或拒绝交流频率ღ★ღ◈。考虑下面的并行RLC电路ღ★ღ◈。ღ★ღ◈。
含有电阻的并联电路Rღ★ღ◈,一个电感Lღ★ღ◈,还有一个电容Cღ★ღ◈,将产生平行谐振(也称为反谐振)通过并联组合的合成电流与电源电压同相时的电路ღ★ღ◈。谐振时ღ★ღ◈,由于振荡能量的作用ღ★ღ◈,电感和电容之间会产生较大的环流ღ★ღ◈,并联电路产生电流谐振ღ★ღ◈。
并联谐振电路将电路能量储存在电感的磁场和电容的电场中ღ★ღ◈。这种能量不断地在电感器和电容器之间来回传递ღ★ღ◈,导致零电流和能量从电源中抽取ღ★ღ◈。
这是因为我我和我C电流总是相等和相反的ღ★ღ◈,因此从电源引出的电流是这两个电流和流入电流的矢量相加IR.
在求解交流并联谐振电路时ღ★ღ◈,我们知道所有支路的供电电压是相同的ღ★ღ◈,因此可以将其作为参考矢量ღ★ღ◈。每个并联支路必须与串联电路分开处理ღ★ღ◈,这样并联电路所获得的总供电电流就是各支路电流的矢量相加ღ★ღ◈。
在分析并联谐振电路时ღ★ღ◈,有两种方法是可行的ღ★ღ◈。我们可以计算出每个支路中的电流ღ★ღ◈,然后将每个支路的导纳相加或计算得出总电流ღ★ღ◈。
从之前的系列共振教程中我们知道共振发生在VL= -VC当两个电抗相等时就会出现这种情况ღ★ღ◈,XL= XC. 并联电路的导纳为ღ★ღ◈:
请注意ღ★ღ◈,在谐振时ღ★ღ◈,并联电路会产生与串联谐振电路相同的方程式ღ★ღ◈。因此ღ★ღ◈,电感器或电容器并联或串联都没有区别ღ★ღ◈。
同样ღ★ღ◈,在谐振时ღ★ღ◈,并联LC tank电路的作用类似于开路bifa必发唯一官网ღ★ღ◈,电路电流仅由电阻器R决定ღ★ღ◈。所以并联谐振电路在谐振时的总阻抗变成电路中电阻的值ღ★ღ◈,Z=Rღ★ღ◈,如图所示ღ★ღ◈。
因此ღ★ღ◈,在谐振时ღ★ღ◈,并联电路的阻抗达到最大值ღ★ღ◈,等于电路的电阻大浦安娜ღ★ღ◈,从而形成高电阻和低电流的电路条件ღ★ღ◈。同样在共振时ღ★ღ◈,由于电路的阻抗现在只是电阻的阻抗大浦安娜ღ★ღ◈,所以电路的总电流ღ★ღ◈,我将与电源电压“同相”bifa必发唯一官网ღ★ღ◈,VS.
我们可以通过改变这个电阻的值来改变电路的频率响应ღ★ღ◈。更改的值R影响谐振时流过电路的电流量ღ★ღ◈,如果两者都有我和C保持不变必发bifa官方网站ღ★ღ◈,ღ★ღ◈。然后是谐振时电路的阻抗Z = R马克斯称为电路的“动态阻抗”ღ★ღ◈。
注意ღ★ღ◈,如果并联电路的阻抗在共振时达到最大值ღ★ღ◈,那么电路导纳并联谐振电路的一个特点是导纳非常低ღ★ღ◈,限制了电路的电流ღ★ღ◈。与串联谐振电路不同ღ★ღ◈,并联谐振电路中的电阻对电路带宽有阻尼作用ღ★ღ◈,使电路的选择性降低bifa必发唯一官网ღ★ღ◈。
而且ღ★ღ◈,由于电路电流对于任何阻抗值都是恒定的大浦安娜ღ★ღ◈,Zღ★ღ◈,并联谐振电路上的电压与总阻抗的形状相同ღ★ღ◈,而对于并联电路ღ★ღ◈,电压波形通常取自电容器的两端ღ★ღ◈。
我们现在知道ღ★ღ◈,在谐振频率下ღ★ღ◈,电路的导纳是最小的大浦安娜ღ★ღ◈,等于电导ღ★ღ◈,G由1/R给出ღ★ღ◈,因为在并联谐振电路中ღ★ღ◈,导纳的虚部ღ★ღ◈,即电纳ღ★ღ◈,B为零ღ★ღ◈,因为BL=BCღ★ღ◈,如图所示ღ★ღ◈。
从上面看感应电纳,B我与双曲线所代表的频率成反比ღ★ღ◈。这个容性电纳,BC与频率成正比ღ★ღ◈,因此用直线表示ღ★ღ◈。最后的曲线显示了并联谐振电路的总电纳随频率的变化曲线ღ★ღ◈,是两个电纳之间的差值ღ★ღ◈。
然后我们可以看到ღ★ღ◈,在共振频率点ღ★ღ◈,如果它穿过水平轴ღ★ღ◈,总电路电纳为零ღ★ღ◈。在谐振频率点以下PCB解决方案ღ★ღ◈。ღ★ღ◈,电感电纳主导电路ღ★ღ◈,产生“滞后”功率因数ღ★ღ◈,而在谐振频率点以上ღ★ღ◈,电容电纳占主导地位ღ★ღ◈,产生“领先”功率因数ღ★ღ◈。
所以在共振频率下ღ★ღ◈,S来自电源的电流必须与外加电压“同相”bifa必发唯一官网ღ★ღ◈,因为并联电路中只存在电阻ღ★ღ◈,因此功率因数变为一个或一个单位(θ = 0o).
同时ღ★ღ◈,由于并联电路的阻抗随频率变化ღ★ღ◈,这使得电路阻抗“动态”ღ★ღ◈,谐振时的电流与电压同相ღ★ღ◈,因为电路的阻抗起着电阻的作用bifa·必发(唯一)中国官方网站ღ★ღ◈,ღ★ღ◈。然后我们看到并联电路在谐振时的阻抗等于电阻值ღ★ღ◈,这个值必须代表最大动态阻抗(Zd)如图所示ღ★ღ◈。
当总电纳在共振频率为零时ღ★ღ◈,导纳最小ღ★ღ◈,等于电导ღ★ღ◈,G. 因此ღ★ღ◈,在谐振时ღ★ღ◈,流过电路的电流也必须是最小值ღ★ღ◈,因为电感支路电流和电容支路电流相等(IL= IC)是180度o不同步ღ★ღ◈。
我们记住ღ★ღ◈,在并联RLC电路中流动的总电流等于各支路电流的矢量和ღ★ღ◈,对于给定频率ღ★ღ◈,计算公式如下ღ★ღ◈:
由于流过并联谐振电路的电流是电压除以阻抗的乘积ღ★ღ◈,因此在谐振时阻抗为ღ★ღ◈,Z达到最大值(=R). 因此ღ★ღ◈,此频率下的电路电流将处于其最小值垂直/反向给出了并联谐振电路电流与频率的关系图ღ★ღ◈。
并联谐振电路的频率响应曲线表明电流的大小是频率的函数ღ★ღ◈,并将其绘制到图表上表明ღ★ღ◈,响应从其最大值开始ღ★ღ◈,在谐振频率处达到最小值ღ★ღ◈,当我最小= IR然后再增加到最大值E变得无限ღ★ღ◈。
其结果是流过电感器的电流量ღ★ღ◈,我还有电容器ღ★ღ◈,C即使在谐振状态下ღ★ღ◈,油箱电路也可能比电源电流大很多倍电路板ღ★ღ◈。ღ★ღ◈,但由于它们相等且相反(180o它们实际上相互抵消ღ★ღ◈。
由于并联谐振电路只对谐振频率起作用ღ★ღ◈,这种类型的电路也被称为抑制电路因为在共振时ღ★ღ◈,电路的阻抗达到最大值ღ★ღ◈,从而抑制或抑制频率等于其谐振频率的电流ღ★ღ◈。并联电路中的谐振效应也称为“电流谐振”ღ★ღ◈。
上面用于定义并联谐振电路的计算和图表与我们用于串联电路的计算和图表类似ღ★ღ◈。然而ღ★ღ◈,并联电路的特性和图形与串联电路完全相反ღ★ღ◈,并联电路的最大和最小阻抗ღ★ღ◈、电流和放大倍数都是相反的ღ★ღ◈。这就是为什么并联谐振电路也被称为****振电路ღ★ღ◈。
并联谐振电路的带宽定义与串联谐振电路的带宽定义完全相同ღ★ღ◈。上ღ★ღ◈、下截止频率分别为ღ★ღ◈:上ღ★ღ◈、下分别表示半功率频率ღ★ღ◈,其中电路中耗散的功率为谐振频率0.5(I2R)下耗散的全功率的一半ღ★ღ◈,在等于其最大谐振值(0.707 x I)2R的70.7%的电流值下ღ★ღ◈,我们得到相同的-3dB点
与串联电路一样ღ★ღ◈,如果谐振频率保持恒定ღ★ღ◈,则品质因数增加ღ★ღ◈,问将导致带宽的减少ღ★ღ◈,同样ღ★ღ◈,质量因数的降低将导致带宽的增加ღ★ღ◈,定义如下ღ★ღ◈:
同时改变感应器之间的比率ღ★ღ◈,我还有电容器Cღ★ღ◈,或电阻值R在固定的谐振频率下ღ★ღ◈,电路的带宽和频率响应都会发生变化ღ★ღ◈。这项技术广泛应用于无线电和电视****机和接收机的调谐电路中ღ★ღ◈。
注意ღ★ღ◈,并联谐振电路的Q因数是串联电路Q因数表达式的倒数ღ★ღ◈。同样ღ★ღ◈,在串联谐振电路中ღ★ღ◈,Q系数使电路的电压放大ღ★ღ◈,而在并联电路中ღ★ღ◈,Q因数则使电流放大ღ★ღ◈。
一个由60Ω电阻ღ★ღ◈、120uF电容器和200mH电感器组成的并联谐振网络连接在正弦电源电压上ღ★ღ◈,该电源电压在所有频率下都有100伏的恒定输出ღ★ღ◈。计算电路的谐振频率ღ★ღ◈、品质因数和带宽ღ★ღ◈、谐振时的电路电流和电流放大倍数ღ★ღ◈。
请注意ღ★ღ◈,谐振时从电源引出的电流(电阻电流)仅为1.67安培大浦安娜ღ★ღ◈,而在连卡佛油箱电路在2.45安培时更大ღ★ღ◈。我们可以通过计算共振时流过感应器(或电容器)的电流来检查这个值ღ★ღ◈。
我们已经看到了平行谐振电路类似于串联谐振电路ღ★ღ◈。当并联RLC电路的总电流与电源电压“同相”时bifa必发唯一官网ღ★ღ◈,当两个无功分量相互抵消时ღ★ღ◈,会发生谐振大浦安娜ღ★ღ◈。
共振时ღ★ღ◈,电路的导纳最小ღ★ღ◈,等于电路的电导ღ★ღ◈。同样ღ★ღ◈,在谐振时ღ★ღ◈,从电源引出的电流也处于最小值ღ★ღ◈,由并联电阻值决定ღ★ღ◈。
用于计算谐振频率点的公式与前面的串联电路相同bifa必发唯一官网ღ★ღ◈。然而大浦安娜ღ★ღ◈,在串联RLC电路中使用纯或非纯成分并不影响谐振频率的计算ღ★ღ◈,但在并联RLC电路中却会影响谐振频率的计算ღ★ღ◈。
在这篇关于并联谐振的教程中ღ★ღ◈,我们假设这两个无功分量是纯感性的和纯电容的ღ★ღ◈,阻抗为零ღ★ღ◈。但是在现实中ღ★ღ◈,电感器会串联一些电阻ღ★ღ◈,RS它的感应线圈ღ★ღ◈,因为电感器(和螺线管)是绕线的线圈ღ★ღ◈,通常由铜制成ღ★ღ◈,包裹在中心磁心上ღ★ღ◈。
因此ღ★ღ◈,上述计算并联谐振频率的基本方程ღ★ღ◈,fr一个纯并联谐振电路将需要稍作修改ღ★ღ◈,以考虑到具有串联电阻的不纯电感器ღ★ღ◈。
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