RLC電路諧振在工程中的應用

1、公司名稱 文檔標題 文檔副標題 17251225 吳一非日期 RLC 諧振的工程應用題目，作者 /合作者，摘要，關鍵詞，正文，參考文獻摘要：在科技飛速發(fā)展的今天，諧振電路在我們的生活及工業(yè)生產中都有著非常重要的應用。本文通過對 RLC 串 / 并聯(lián)諧振電路的一些應用例子的分析，并從品質因數的定義出發(fā)， 研究了 Q 對諧振電路的影響，簡要介紹了RLC 諧振電路在實際中的應用。根據電路原理， 在具有電感和電容元件的電路中，電路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的。 如果調節(jié)電路的參數或電源的頻率而使它們同相，這時電路就發(fā)生諧振現(xiàn)象。 根據發(fā)生諧振的電路不同， 諧振現(xiàn)象可分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。在現(xiàn)

2、實生活中， 諧振電路的應用發(fā)揮著十分大的影響。關鍵詞：諧振電路、應用、品質因數諧振電路、應用、電感、電容2.1、應用于交流耐壓試驗交流耐壓試驗是判斷電氣設備絕緣強度的最有效和最直接的方法,它可以考驗電氣設備絕緣強度耐受長時間工頻電壓的作用和工頻電壓升高的能力。迄今為止電力行業(yè)一直沿用工頻耐壓試驗來等效地考核絕緣耐受內過電壓的能力,以保證電氣設備的絕緣水平。但有些電氣設備 ,如輸電線、電纜、大型發(fā)電機及高壓氣體絕緣組合電器(GIS)等電容量很大的被試品的交流耐壓試驗 ,常需要很龐大的試驗設備,而現(xiàn)場往往不具備這些條件。對于大型變壓器等被試品,在交流耐壓試驗時的等值阻抗呈容性,被試品的電容量越大試

3、驗回路的電流越大。如圖 5 所示 ,利用可調電抗器L 與被試品 (電容 C)構成串聯(lián)電路 ,調整電抗器電感的大小 ,使之發(fā)生串聯(lián)諧振。 諧振時電感上的電壓uL 和電容上的電壓uC 是電源電壓的 Q 倍 (品質因數 Q一般可達到幾十至一百左右)?？梢?,電氣試驗中可以采用串聯(lián)諧振法對電氣設備進行耐壓試驗。試驗電抗器電感和被試品的電容發(fā)生諧振時,會產生高電壓和大電流 ,而電源所需提供的僅僅是系統(tǒng)中有功消耗的部分,從而使得試驗設備輕量化,十分適宜于現(xiàn)場試驗。2.2.1、串聯(lián)諧振電路的應用利用串聯(lián)諧振產生工頻高電壓， 應用在高電壓技術中， 為變壓器等電力設備做耐壓試驗， 可以有效的發(fā)現(xiàn)設備中危險的集中

4、性缺陷，是檢驗電氣設備絕緣強度的最有效和最直接的方法。應用在無線電工程中，常常利用串聯(lián)諧振以獲得較高的電壓。在收音機中，常利用串聯(lián)諧振電路來選擇電臺信號，這個過程叫做調諧，如圖 8-21 （a）所示。圖 8-21(b) 是它的等效電路。當各種不同頻率信號的電波在天線上產生感生電流時，電流經過線圈 1L 感應到線圈 2L。如果振蕩電路對某一信號頻率發(fā)生諧振時， 回路中該信號的電流最大， 則在電容器兩端產生一高于此信號電壓 Q 倍的電壓 CU。而對于其它各種頻率的信號，因為沒有發(fā)生諧振，在回路中電流很小，從而被電路抑制掉。所以，可以改變電容 C，以改變回路的諧振頻率來選擇所需耍的電臺信號。2.2.

5、2、并聯(lián)諧振電路的應用并聯(lián)諧振是一種完全的補償，電源無需提供無功功率， 只提供電阻所需要的有功功率，諧振時，電路的總電流最小， 而支路電流往往大于電路中的總電流，因此，并聯(lián)諧振也叫電流諧振。由基本電路原理可知， 電容的在線電流比電壓超前90，電感的在線電壓比電流超前90。當這兩個元件并聯(lián)后接入電路，在電路通電流的瞬間電容會產生一個充電脈沖，電感會產生一個自感電勢，因兩者的電流和電壓最大值在時間相位上互差90，這就造成了兩者的電流或電壓總是在你強我弱或你弱我強的狀態(tài)下變化，這就是振蕩。 但這種振蕩是會隨著電路電流和電壓的穩(wěn)定會慢慢停歇的!因此這種振蕩也稱衰竭式振蕩，為了使這種振蕩不斷的維持下去，

6、就必需給 LC 回路補充同頻的振蕩能量，因此就有了三極管放大電路的回授(反饋 )電路產生，有了源源不斷的同頻脈沖的回授補充，這振蕩就能維持不斷了。在日常生活中，我們常常利用并聯(lián)諧振電路的這一原理來制造我們所需的電子產品，比如錄音機、 復讀機等電子產品中的 LC 震蕩電路即是并聯(lián)諧振電路。3、結論諧振電路在無線電接收機中用于頻率選擇，對電源信號進行濾波整形，完成對故障信號的檢測，在電路間進行能量傳遞轉移，可以實現(xiàn)對蓄電池進行恒流充電，并可以以此技術來實現(xiàn)電動機的軟起動并且減少起動電流。諧振法還可以可以消除高頻變壓器分布電容對充電電源恒流特性的影響， 改善充電波形。 近年來隨著新的理論和方法的出現(xiàn)

7、，基于壓電元件的被動控制正受到越來越多的重視。壓電換能器是一種將超聲頻電能轉變?yōu)闄C械振動的器件可將其等效為 R、L、C 串并聯(lián)電路， 利用其等效電路可以分析并得到動態(tài)電阻，換能器工作頻率、阻抗變化等特點， 并以此來進行換能器匹配研究。壓電換能器的應用和壓電元件在懸臂梁多模態(tài)振動控制中的應用都是RLC 諧振電路在實際工程中的應用。4、主要參考文獻【 1】胡 巖 ,袁 宏 ,高有華等 ,電路理論在電氣工程中的若干應用 J.電氣電子教學學報 ,2009, 31(1),3841.【2】張寧寧等 ,RLC 串 / 并聯(lián)諧振電路的特性分析及應用J.價值工程 ,2012,14 （ 2） ,3637.【3】李

8、云閣 ,施 圍等 ,應用解析法分析中性點接地系統(tǒng)中的工頻鐵磁諧振- 諧振判據和消諧措施J.中 國 電 機 工 程 學 報 ,2003,23 （ 9） ,141145.【 4】汪小娜 ,單潮龍等 ,RL 與 C 并聯(lián)諧振電路品質因數精確值的計算J.大學物理 ,2011 ，30(3),3133.【 5 】邱彬 ,王凱等 ,串并聯(lián)諧振電路在電子鎮(zhèn)流器中的應用研究J.制造業(yè)自動化 ,2011 ，33(5),142144.1 諧振電路在具體工程中的應用 摘要： 根據電路原理， 在具有電感和電容元件的電路中， 電路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的。 如果調節(jié)電路的參數或電源的頻率而使它們同相， 這時電

9、路就發(fā)生諧振現(xiàn)象。 根據發(fā)生諧振的電路不同， 諧振現(xiàn)象可分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。在現(xiàn)實生活中，諧振電路的應用發(fā)揮著十分大的影響。 關鍵詞：諧振電路、應用、電感、電容前言：在具有電阻R、電感 L 和電容 C 元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調節(jié)電路元件（L 或 C）的參數或電源頻率，可以使它們位相相同， 整個電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達到這種狀態(tài)稱之為諧振。在諧振狀態(tài)下，電路的總阻抗達到極值或近似達到極值。研究諧振的目的就是要認識這種客觀現(xiàn)象，并在科學和應用技術上充分利用諧振的特征，同時又要預防它所產生的危害。按電路聯(lián)接的不同，有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。串聯(lián)諧振

10、時， 電感電壓與電容電壓等值異號，即電感電容吸收等值異號的無功功率，使電路吸收的無功功率為0；電場能量和磁場能量都在不斷變化，但此增彼減，互相補償，這部分能量在電場和磁場之間振蕩，全電路電磁場能量總和不變；激勵供給電路的能量全轉化為電阻發(fā)熱。為了維持振蕩， 激勵必須不斷供給能量補償電阻的發(fā)熱消耗，與電路中總的電磁場能量相比每振蕩一次電路消耗的能量越少，電路的品質越好。并聯(lián)諧振時， 電感電流與電容電流等值異號，即電感電容吸收等值異號的無功功率，使電路吸收的無功功率為0；電場能量和磁場能量都在不斷變化，但此增彼減，互相補償，這部分能量在電場和磁場之間振蕩，全電路電磁場能量總和不變；激勵供給電路的能

11、量全轉化為電阻發(fā)熱。 為了維持振蕩， 激勵必須不斷供給能量補償電阻的發(fā)熱消耗，與電路中總的電磁場能量相比每振蕩一次電路消耗的能量越少，電路的品質越好。一用于信號的選擇信號在傳輸的過程中，不可避免要收到一定的干擾，是信號中混入了一些不需要的干擾信號。 利用諧振特性， 可以將大部分干擾信號濾除。在串聯(lián)電路中 ,除諧振頻率以外 ,電路對信號電流有一定阻抗,而回路諧振時 ,L的感抗與 C 的容抗相等并相互抵銷,對諧振頻率來說 ,僅有電感線圈本身很小的電阻影響,諧振頻率信號可以順利通過,而諧振頻率以外的頻率信號不能通過。在并聯(lián)電路中 ,當諧振在某一頻率時 ,回路呈現(xiàn)的阻抗最大,它相當一個大電阻 ,信號電

12、流最小 ,而回路兩端的電壓卻達到最大值。也就是說,并聯(lián)諧振電路阻止交流電流通過而通過交流信號電壓。衡量諧振電路性能的一個重要指標是選擇性.選擇性越好 ,選頻特性就越“尖銳”,但信號的通頻帶 (允許通過的頻率范圍)就越窄。 如 ,收音機的選擇性越好其選合能力越強。選擇性好壞與收音機中的輸入調諧回路、中頻變壓器的品質有很大關系。例如在接收機里用來選擇信號2輸入電路的主要部分是天線線圈L1 和由電感線圈L 與可變電容器C 組成的串聯(lián)諧振線路。天線所收到的各種頻率不同的信號都會在LC 諧振電路中感應出相應的電動勢e1，e2,e3，, ，如上圖所示， 圖中的 R 是線圈 L 的電阻。改變 C，對所需信號

13、頻率調到串聯(lián)諧振，那么這時 LC 回路中該頻率的電流最大，在可變電容器兩端的這種頻率的電壓也就較高。其他各種不同頻率的信號雖然也在接收機里出現(xiàn)， 但由于它們沒有達到諧振， 在回路中引起得電流很小。這樣就起到了選擇信號和抑制干擾的作用。 二用于元器件的測量 諧振電路可以用于電路元件參數測試， 用諧振電路測量電路元件參數的方法稱為諧振測試法。 諧振測試法就是根據諧振回路的諧振特性建立起來的測電路元件參數的方法。諧振法電路簡單，且符合高頻電路元件參數測試的主要方法。 例如，利用諧振測電感如圖所示為并聯(lián)諧振法測電感的電路，其中 C 為標準電容， L 為被測電感， Co 為被測電感的分布電容。測量時，調

14、節(jié)信號源頻率，使電路諧振，即電壓表指示最大，記下此時的信號源頻率 f，則由此可見，還需要測出分布電容Co，不接標準電容C，調節(jié)信號源的頻率，使電路自然諧振，設此頻率為f1，則由此可見，還需要測出分布電容Co，不接標準電容C，調節(jié)信號源的頻率，使電路自然諧振，設此頻率為f1，則由上述兩式可得把Co代入L 的表達式，即可得到被測電感的感量。3三提高功率的傳輸效率利用諧振狀態(tài)下，電感的磁場能量與電容的電場能量實現(xiàn)完全交換這一特點，電源輸出的功率全部消耗在負載電阻上，從而實現(xiàn)最大功率傳輸。由此，我們將諧振電路應用到了諧振功率放大器。諧振功率放大器是一種用諧振系統(tǒng)作為匹配網絡的功率放大器，主要應用在無線電發(fā)射機中，用來對載波信號或高頻已調波信號進行功率放大。顧名思義 ,高頻功率放大器用于放大器高頻信號并獲得足夠大的輸出