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谐振回路的工作原理

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发表于 2019-7-1 12:20:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
谐振的原理,华天电力是串联谐振装置的生产厂家,15年致立研究标准、稳定、安全的电力测验设备,专业电测,产品选型丰富,找串联谐振,就选华天电力。

谐振就是电路中既有感性原件又有容性原件,感性原件是通直流阻交流,容性原件是通交流阻直流,物理上用相位来描述,感性原件和容性原件的相位正好相反,而感性原件和容性原件在电路中呈现的阻性在某个频率下会相等,及大小相等,方向相反,这样的电路称为谐振电路,该频率称为谐振频率。

电路谐振的原理

Uc=I/ωC,UL=I*ωL,UR=I*R,U=Uc+UL+UR,当LRC串联回路中的感抗与试品容抗相等时,电感中的磁场能量与试品电容中的电场能量相互补偿,试品所需的无功功率所有由电抗器供给,电源只提供回路的有功损耗。电源电压与谐振回路电流同相位,电感上的电压降与电容上的压降大小相等,相位相反。由图1可知,当ωL=1/ωc,回路的谐振频率f=1/2π√LC,也就是说,电路发生串联谐振,电源提供很小的励磁电压,试品上就能得到很高的电压,电源频率为谐振频率。

当电源频率(f)、电感(L)及被试设备电容(C)满足下式时回路处于串联谐振状态此时:f=1/2π√LC,回路中电流为I=Ulx/R,被试设备电压为Ucx=I/ωCx输出电压与励磁电压之比为试验回路的品质因数:Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R,由于试验回路中电阻R很小,故试验回路品质因数很大。

一般正常时可达50以上,既输出电压是励磁电压50倍,因此用较低容量的试验变压器就能得到较高的试验电压。这样就搞定了在一般的交流耐压试验中试验变压器容量不能满足试验要求的问题。而此时电容量与电感的关系为ωL=1/ωc,因为对某个试品而言,电容量是固有的,试验用可调电感的价格也非常昂贵,因此搞定问题的途径就引到了改变电源频率回路的谐振频率,在初始电压下调节回路的频率,观察Uc的变化达最大值时,增加或减小频率时谐振电压都要下降,这时的频率为谐振频率,这时的电压为谐振点电压,增加励磁电压就能升高谐振电压,从而达到试验电压目的。

另外,由于试验回路是处于谐振状态,回路本身具有良好的滤波作用,电源波形中的谐波分量在设备两端大为减小,从而输出良好的正弦波形。当试品放电或击穿时,即回路中等值电容被短路,谐振条件被破坏,电压显著下降,恢复电压上升缓慢,试品上不发生暂态过电压,且电源供给的短路电流受到电抗的限制而减少,从而限制被试设备的破坏程度。

谐振回路电路工作原理

谐振回路是通信电路中最常用的无源网络。利用谐振回路的幅频特点和相频特点,不仅可以进行选频,即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声(例如,在小信号谐振放大器、谐振功率放大器和正弦波振荡器中),而且还可以进行信号的频幅转换和频相转换(例如, 在斜率鉴频和相位鉴频电路中)。另外,用L、C元件还可以组成各种形式的阻抗变换电路。所以,谐振回路虽然结构简单,但是在通信电路中却是不可缺少的重要组成部分。

谐振回路由电感线圈和电容器组成,它具有选择信号及阻抗变换作用。简单的谐振回路有串联谐振回路和并联谐振回路,有时为获得更好的选择效果,可把两个或更多个串、并联谐振回路连接起来, 构成带通滤波器。谐振放大器中,并联谐振回路运用最为广泛。

振于某-频率的电路。常用的有LC, RC,变压器耦合和晶体振荡器等。震荡器的原理很简单,就是正反馈原理,LO决定震荡的频率,普通晶体震荡器的晶体可以等效一个Q值很高的电感, 利用电容的充放电产生震荡。在逆变器电路中多用RC组成的多谐振荡器。也有用变压器反馈式的自激振荡回路。

串联回路产生谐振时的电压波形,当电压方波作用于LC串联回路时,方波的前后沿都会对LC串联回路产生激励(即接收能量),每次激励过后又会产生阻尼振荡(即损耗能量),当输入 电压波形的上升率dv/dt值大于谐振回路波形(正弦波)的上升率时,电路就会产生激励;当输入电压波形的上升率dv/dt值小于谐振回路波形的上升率时,电路就会产生阻尼。

由于每次激励过后振荡回路的能量还没有损耗完,紧接着又来一次新的激励,使振荡电压-次、又-次地进行叠加,如果激励的相位与振荡波形的相位能保持同步,则振荡电压的幅度会越来越高,直到激励的能量与电路损耗的能量相等为止。因此,当谐振回路的品质因数Q值很高时,谐振电玉也可以升得很高,理想的情况是Q值无限高(即天线没有损耗),则产生谐振电压的幅度也会升得无限高,但这种情兄是不存在的。



谐振回路的工作原理-1.jpg





从图13还可以看出,LC串联回路产生谐振时的电压幅度与激励波形的相位密切相关,而与激励波形的幅度反而相关不是特别大。如果图13a中的电压方波之间的相位或周期不是严格保持相等,那么图13b中的波形就会产生严重抖动,并且谐振电压的幅度也会下降很多。因此,有些测量方式并不能完全客观地测量出干扰信号在某空间处的电磁场强度。

另外还需指出,测验用的接收天线还分电场感应电线和磁场感应天线,还有电磁场感应天线。

图13中只是对干扰信号接收天线的原理进行了分析,实际使用中天线是不具体区分接收天线和发射天线的,两者都可以同用一根天线。因此,电路中任何带电的导体或有电流流过的导体都可以看成是发射天线。

电子设备产生辐射干扰的大小除了干扰信号幅度之外,还与感应电容C1、C2的大小有关,即:与电场辐射的面积有关(电容与面积大小成正比),与磁场辐射的面积也有关,因此,尽量减小干扰信号的辐射面积是一种降低辐射干扰的好办法

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