《諧振與互感電路》PPT課件

,第五章諧振與互感電路,5.1引言本章介紹諧振電路和互感電路中的一些基本概念，重點(diǎn)講解諧振電路的特點(diǎn)，互感電路的分析方法，理想變壓器及其分析方法。,返回目錄,5.2知識(shí)結(jié)構(gòu)和教學(xué)要求,特性阻抗,串并聯(lián)諧振,諧振角頻率（掌握）,諧振時(shí)的特性（理解）,諧振的一般定義（了解）,諧振時(shí)的能量關(guān)系（了解）,頻率特性,諧振電路,品質(zhì)因素（理解和了解）,幅頻特性曲線,互感電路,基本概念,互感耦合現(xiàn)象（理解）,互感系數(shù)、耦合系數(shù)（理解）,同名端(掌握),含互感支路的VCR（理解）,分析方法,直接方程法,去耦等效法,含理想變壓器電路分析（掌握）,5.3.1RLC串聯(lián)電路的諧振,諧振是正弦電路在特定條件下所產(chǎn)生的一種特殊物理現(xiàn)象，諧振現(xiàn)象在無(wú)線電和電工技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，諧振有時(shí)也可以破壞系統(tǒng)的正常工作，因此，對(duì)電路中諧振現(xiàn)象的研究有重要的實(shí)際意義。,含有R、L、C的一端口電路，在特定條件下出現(xiàn)端口電壓、電流同相位的現(xiàn)象時(shí)，稱電路發(fā)生了諧振。,諧振的定義,發(fā)生諧振,1.串聯(lián)諧振的條件,諧振角頻率,諧振頻率（固有頻率）,諧振條件,僅與電路參數(shù)有關(guān),串聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)諧振的方式：,（1）LC不變，改變w。,（2）電源頻率不變，改變L或C(常改變C)。,0由電路本身的參數(shù)決定，一個(gè)RLC串聯(lián)電路只能有一個(gè)對(duì)應(yīng)的0,當(dāng)外加頻率等于諧振頻率時(shí)，電路發(fā)生諧振。,2.RLC串聯(lián)電路諧振時(shí)的特點(diǎn),阻抗Z為純電阻，即Z=R。電路中阻抗值|Z|最小。,（2）電流I達(dá)到最大值I0=U/R(U一定)。,(3)LC上的電壓大小相等，相位相反，串聯(lián)總電壓為零，也稱電壓諧振，即,品質(zhì)因數(shù),當(dāng)Q1時(shí)，UL=UCU，過(guò)電壓現(xiàn)象,它表示，電路諧振時(shí)UL或UC是U的多少倍。在高Q值電路中，當(dāng)電路發(fā)生諧振，此時(shí)電感或電容上的電壓可以高出電源電壓許多倍，例如設(shè)Q=100，若電源電壓U=220V，則諧振時(shí)UL=UC=QU=100220=22000V雖然電源電壓為220V，但是含L和C的電器設(shè)備上的電壓卻高達(dá)2.2kV，它會(huì)損壞這些設(shè)備。,在同樣Q=100的電路中，電源電壓U=1mv，諧振時(shí)，UL=UC=QU=1001=100mV即小激勵(lì)電壓可獲得大電壓響應(yīng)，這使得串聯(lián)諧振電路在通訊工程中獲得重要的應(yīng)用。,（4）諧振時(shí)電路中能量情況,諧振時(shí)電路不從外部吸收無(wú)功功率能量交換在電路內(nèi)部的電場(chǎng)與磁場(chǎng)間進(jìn)行。諧振時(shí)Wc和WL隨時(shí)間變化的曲線見(jiàn)圖,可見(jiàn)W是不隨時(shí)間變化的常量。電場(chǎng)能Wc增加時(shí)，磁場(chǎng)能WL減少，且增加率=減少率。,或,4、頻率特性電路的頻率特性是指電路中的電壓、電流、阻抗或?qū)Ъ{及阻抗角或?qū)Ъ{角等各量隨變化的關(guān)系。這里只介紹RLC串聯(lián)電路的I以及隨的變化關(guān)系。阻抗角的頻率特性（相頻特性）：,特性曲線如圖5-4（a）所示,圖5-4（a）,電流的頻率特性（幅頻特性）,當(dāng)激勵(lì)為電壓源時(shí)，其頻率特性如圖,由圖可看出，當(dāng)=0時(shí)，電流達(dá)到最大值，即I0=U/R。當(dāng)逐漸遠(yuǎn)離0時(shí)，I逐漸減小即電路對(duì)電流的抑制能力逐漸增強(qiáng)。選頻特性：指選擇出0極其附近頻率所對(duì)應(yīng)的電流而抑制遠(yuǎn)離0的頻率所對(duì)應(yīng)電流的性能。其好壞可由曲線的尖銳程度決定。,令式中的0改為=/0，函數(shù)I（）改為I（）/I0。即上式可改寫為,I()/I0稱為相對(duì)抑制比，表示了電路對(duì)非諧振電流的抑制能力。它與品質(zhì)因數(shù)Q有關(guān).,幅頻特性曲線如圖所示,圖5-5,通頻帶-在實(shí)際工程中，將,所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率點(diǎn)（1和2）之間的寬度稱為帶寬，又稱為通頻帶,例5-1圖5-6所示電路欲接收載波頻率為10MHZ，U=0.15mV的某短波電臺(tái)信號(hào)，線圈L=5.1H，R=2.3。求；（1）電容Co值，電路的Q值，電流Io，電容電壓Uco；（2）當(dāng)頻率增加10%而電源電壓不變時(shí)，電流I及電容電壓Uc。,1.G、C、L并聯(lián)電路,RLC串聯(lián),GCL并聯(lián),5.3.2并聯(lián)電路的諧振,諧振角頻率,RLC串聯(lián),GCL并聯(lián),RLC串聯(lián),GCL并聯(lián),電壓諧振,電流諧振,UL(w0)=UC(w0)=QU,IL(w0)=IC(w0)=QIS,2.電感線圈與電容器的并聯(lián)諧振,實(shí)際的電感線圈總是存在電阻，因此當(dāng)電感線圈與電容器并聯(lián)時(shí)，電路如圖：,諧振時(shí)B=0，即,（1）諧振條件,此電路發(fā)生諧振是有條件的，在電路參數(shù)一定時(shí)，滿足,一般線圈電阻Rw1時(shí)，隨著頻率增加，并聯(lián)部分可由感性變?yōu)槿菪?，在某一角頻率w2下發(fā)生并聯(lián)諧振。,定量分析：,(a),當(dāng)Z(w)=0