关于并联谐振电路的一些知识分享

这篇文章主要是并联谐振电路工作原理讲解、并联谐振计算公式、并联谐振与串联谐振的区别。
并联谐振电路
在很多方面,并联谐振电路与串联谐振电路都相同,两个电路都是三元网络,包含两个电抗元件,成为二阶电路,都受到电源频率变化的影响,并且都有一个频率点,其中两个电抗元件相互抵消,从而影响电路的特性。
并联谐振和串联谐振的区别:并联谐振电路手流经并联lc谐振电路中每个并联支路的影响。 储能电路是l和c的并联组合,用于滤波器网络以选择或抑制 ac 频率。 如下图所示,为典型的并联谐振电路。
并联谐振电路图
并联谐振计算公式如下所示:
并联谐振计算公式
并联谐振计算公式
并联谐振电路工作原理
当通过并联组合的合成电流与电源电压同相时,包含电阻r、电感l和电容c的并联电路将产生并联谐振(也称为反谐振)电路。 在谐振时,由于振荡的能量,电感和电容之间会产生很大的循环电流,然后并联电路会产生电流谐振。
并联谐振电路将电路能量存储在电感的磁场和电容的电场中。 这种能量在电感和电容之间不断地来回传输,从而导致从电源汲取的电流和能量为零。
这是因为il和ic的相应瞬时值将始终相等且相反,因此从电源汲取的电流是这两个电流和流入ir的电流的矢量相加。
并联谐振电路
并联谐振电路工作原理讲解
我们知道并联谐振电路中所有分支的电源电压都是公共的,因此可以将其作为参考量。
每个并联之路像串联电路一样单独对待,并联电路的总共工电流就是各个分支电流的矢量相加。
我们可以计算每个分支中的电流,然后将它们相加或计算每个分支的导纳以找到总电流。
在串联谐振电路中,当vl = -vc时会发生谐振,这种情况发生在两个电抗相等时,即x l = x c 。 并联谐振电路的导纳为:
当 xl = xc 并且 y 的虚部变为零时,就会发生共振。 然后:
在谐振时,并联电路产生与串联谐振电路相同的方程。 因此,电感或电容是并联还是串联没有区别。
在谐振时,并联lc谐振电路就像一个开路,电路电流仅由电阻r决定。 因此,谐振时并联谐振电路的总阻抗变为电路中的电阻值,并且 z = r ,如下图所示。
并联谐振电路图
在谐振时,并联电路的阻抗处于最大值,等于电路的电阻,从而形成高电阻低电流的电路条件。 同样在谐振时,由于电路的阻抗现在只是电阻的阻抗,因此总电路电流 i 将与电源电压v s “同相” 。
我们可以通过改变这个电阻的值来改变电路的频率响应。 如果l和c都保持不变,则改变r的值会影响谐振时流过电路的电流量。 那么谐振时电路的阻抗z = r。.max称为电路的“动态阻抗”。
并联谐振计算公式示例
一个并联谐振网络由一个 60ω 的电阻、一个 120uf 的电容和一个 200mh 的电感组成,连接在一个正弦电源电压上,该电源电压在所有频率下都具有100v的恒定输出。 计算谐振频率、电路的品质因数和带宽、谐振时的电路电流和电流放大倍数。
并联谐振电路图
1、谐振频率,ƒr
并联谐振计算公式--谐振频率
2、谐振时的感抗,xl
并联谐振计算公式--感抗
3、品质因数,q
并联谐振计算公式--品质因数
4、带宽,bw
并联谐振计算公式--带宽
5、上下-3db频率点, ƒh和ƒl
并联谐振频率
6、谐振电路电流,it
在谐振时,电路的动态阻抗等于r
并联谐振计算公式---电路电流
7、电流放大倍率,i五月
并联谐振计算公式--电流放大倍率
谐振时从电源汲取的电流(电阻电流)仅为 1.67 安培,而流经 lc 谐振电路的电流更大,为 2.45 安培。 我们可以通过计算谐振时流过电感(或电容)的电流来检查这个值。
并联谐振计算公式
并联谐振电路分析--阻抗
并联电路阻抗在谐振时达到最大值,则电路导纳必须处于最小值,并且并联谐振电路的特性之一是导纳非常低,限制了电路电流。
与串联谐振电路不同,并联谐振电路中的电阻对电路带宽具有阻尼作用,从而降低了电路的选择性。
并联谐振电路阻抗图
由于电路电流对于任何阻抗值z都是恒定的,因此并联谐振电路两端的电压将具有与总阻抗相同的形状,并且对于并联电路,电压波形通常取自电容两端。
在谐振频率ƒr处,电路的导纳处于其最小值并且等于由 1/r 给出的电导 g ,因为在并联谐振电路中导纳的虚部,即电纳b为零。
并联谐振电路分析--共振时的电纳
从下图可以看出,电感电纳bl与双曲线所表示的频率成反比。 电容电纳bc与频率成正比,因此用直线表示。 最后的曲线显示了并联谐振电路的总电纳与频率的关系图,是两个电纳之间的差。
我们可以看到,在谐振频率点,如果它穿过水平轴,则总电路电纳为零。 在谐振频率点以下,电感电纳主导电路,产生“滞后”功率因数,而在谐振频率点以上,电容电纳主导电路,产生“超前”功率因数。
并联谐振电路电纳图
在谐振频率下,ƒr从电源汲取的电流必须与施加的电压“同相”,因为并联电路中实际上只有电阻,因此功率因数变为 1 或单位,( θ = 0 o )。
此外,由于并联电路的阻抗随频率而变化,这使得电路阻抗“动态”,谐振时的电流与电压同相,因为电路的阻抗充当电阻。 然后我们看到,谐振时并联电路的阻抗等效于电阻值,因此该值必须代表电路的最大动态阻抗(z d ),如上图所示。
并联谐振计算公式--电纳
并联谐振电路分析--并联谐振电路中的电流
由于在谐振频率处总电纳为零,导纳处于最小值且等于电导g。 因此,在谐振时,流过电路的电流也必须处于其最小值,因为电感和电容支路电流相等(il = ic )并且异相 180 o 。
又因在并联 rlc 电路中流动的总电流等于各个支路电流的矢量和,对于给定频率,计算公式为:
并联谐振计算公式--电流
在谐振时,电流il和ic相等并且相互抵消,使净无功电流为零。 然后在共振时,上述方程变为下面这个公式:
并联谐计算公司--电流
并联谐振电路分析--谐振时的并联电路电流
由于流过并联谐振电路的电流是电压除以阻抗的乘积,因此在谐振时阻抗z处于最大值 ( =r )。 因此,该频率下的电路电流将处于其最小值v/r并且并联谐振电路的电流与频率的关系图如下所示:
根据图可以看到流过电感l和电容c储能电路的电流幅度可能会比电源电流大很多倍。
并联谐振电路--电路电流
由于并联谐振电路仅在谐振频率上起作用,并联谐振电路也称为抑制电路,因为在谐振时,电路的阻抗处于最大值,从而抑制或抑制频率等于其谐振频率的电流。 并联电路中的谐振效应也称为“电流谐振”。
并联谐振电路分析--并联谐振电路的带宽和品质因数
并联谐振电路的带宽以与串联谐振电路完全相同的方式定义。 上限和下限截止频率如下:ƒ上限和ƒ下限分别表示半功率频率,其中电路中消耗的功率是在谐振频率0.5( i 2 r )下消耗的全功率的一半。
并联谐振电路--带宽和品质因数
与串联电路一样,如果谐振频率保持恒定,品质因数q的增加将导致带宽降低,同样,品质因数的降低将导致带宽增加,定义如下:
bw =ƒ r /q 或 bw = ƒ上- ƒ下
同样改变电感 l 和电容器 c 之间的比率或电阻值r带宽,因此电路的频率响应将在固定谐振频率下发生变化。
并联谐振电路的选择性或q 因子通常定义为循环支路电流与电源电流的比值,并联谐振品质因数计算如下:
并联谐振计算公式--品质因数
并联谐振电路的 q 因子是串联电路 q 因子表达式的倒数。 同样在串联谐振电路中,q 因子给出了电路的电压放大倍数,而在并联电路中,它给出了电流放大倍数。
并联谐振与串联谐振的区别
并联谐振与串联谐振的区别图
以上就是关于并联谐振电路的一些知识分享。


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