RLC電路講解課件

1、 第6章 諧振電路第1頁(yè)，共41頁(yè)。目 錄6-1 串聯(lián)諧振電路6-2 并聯(lián)諧振電路6-3 諧振電路的頻率特性6-4 諧振電路的應(yīng)用第2頁(yè)，共41頁(yè)。第3頁(yè)，共41頁(yè)。概述：諧振是正弦電路中可能發(fā)生的一種特殊現(xiàn)象。由于回路在諧振狀態(tài)下呈現(xiàn)某些特征，因此在工程中特別是電子技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，但在電力系統(tǒng)中卻常要加以防止。第4頁(yè)，共41頁(yè)。教學(xué)內(nèi)容 諧振的概念，串聯(lián)與并聯(lián)諧振的條件、特征等。 教學(xué)要求 1.深刻理解諧振的概念。 2.熟練掌握串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振的條件與特征。 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)： RLC串聯(lián)諧振的條件與特點(diǎn)。 難點(diǎn)： 并聯(lián)諧振電路的應(yīng)用。第5頁(yè)，共41頁(yè)。6-1 串聯(lián)諧振電路一、諧

2、振現(xiàn)象 諧振概念：含有電感和電容的電路，如果無功功率得到完全補(bǔ)償，使電路的功率因數(shù)等于1，即：u、 i 同相，稱此電路處于諧振狀態(tài)。諧振串聯(lián)諧振：L 與 C 串聯(lián)時(shí) u、i 同相并聯(lián)諧振：L 與 C 并聯(lián)時(shí) u、i 同相此時(shí)阻抗角第6頁(yè)，共41頁(yè)。uRLCi二、串聯(lián)電路的諧振條件因?yàn)槿綦娐分C振串聯(lián)電路諧振條件：感抗=容抗 第7頁(yè)，共41頁(yè)。諧振角頻率 和諧振頻率 諧振條件諧振角頻率諧振頻率第8頁(yè)，共41頁(yè)。三種調(diào)諧方法： （1）調(diào)頻調(diào)諧：（2）調(diào)容調(diào)諧：（3）調(diào)感調(diào)諧：第9頁(yè)，共41頁(yè)。例6-1 某個(gè)收音機(jī)串聯(lián)諧振電路中，C=150pF，L=250H，求該電路發(fā)生諧振的頻率。解:因?yàn)樗杂械?

3、0頁(yè)，共41頁(yè)。例6-2 RLC串聯(lián)電路中，已知 L=500H， R=10， f=1000kHz，C在12290pF間可調(diào)，求C調(diào)到何值時(shí)電路發(fā)生諧振。解:因?yàn)橛写穑寒?dāng)C調(diào)到50.7pF時(shí)電路發(fā)生諧振。第11頁(yè)，共41頁(yè)。三、串聯(lián)諧振電路的基本特征2.電路的電抗為零，感抗與容抗相等并等于電路的特性阻抗1.電路阻抗最小,且為純電阻3.當(dāng)電源電壓一定時(shí)， 諧振電流最大第12頁(yè)，共41頁(yè)。4.當(dāng)品質(zhì)因數(shù)此時(shí)5.無功功率為零，電源供給的能量全部消耗在電阻上。電感電壓和電容電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電源電壓一般情況下:Q 1電壓諧振第13頁(yè)，共41頁(yè)。定義 品質(zhì)因數(shù) 討論定義 特性阻抗諧振時(shí)的感抗、容抗Q物理意義 在

4、諧振狀態(tài)下,若 RXL、RXC ，Q則體現(xiàn)了UC或UL比U高出的倍數(shù)。第14頁(yè)，共41頁(yè)。 例6-3 圖示RLC串聯(lián)電路，已知R =9.4 ，L =30H ，C =211pF，電源電壓U =0.1mV。求電路發(fā)生諧振時(shí)的諧振頻率f0 ，回路的特性阻抗 和品質(zhì)因數(shù)Q及電容上的電壓UC0 。 電路的諧振頻率 解:回路的特性阻抗電路的品質(zhì)因數(shù)電容電壓UC0=QU=400.1 mV =4 mV 第15頁(yè)，共41頁(yè)。6-2 并聯(lián)諧振電路 iCiRL+uS -iC R L 一、諧振條件虛部=0，則 、 同相諧振條件第16頁(yè)，共41頁(yè)。諧振角頻率諧振頻率R很小R很小如果，0實(shí)數(shù)電路可能諧振，0虛數(shù)電路不可能

5、諧振第17頁(yè)，共41頁(yè)。二、并聯(lián)諧振電路的基本特征iCiRL+u-iC R L 1.諧振時(shí)，回路 與 同相。當(dāng)R 0L IC=U 0C 而總電流與電壓同相位 當(dāng)R I0 ， 電感線圈與電容并聯(lián)，諧振時(shí)， ILIC I0 線圈電阻很小第18頁(yè)，共41頁(yè)。2.諧振時(shí)，回路導(dǎo)納最小且為純電導(dǎo)在R 0 L條件下，3.并聯(lián)諧振時(shí)，電路的特性阻抗與串諧一樣4.當(dāng)品質(zhì)因數(shù)此時(shí)R 0 L與Q 1同含義電感電流和電容電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過總電流電流諧振回路阻抗最大第19頁(yè)，共41頁(yè)。5.若電源為電流源注意：由和推出iCiRL+u-iC R L +u-iL C 第20頁(yè)，共41頁(yè)。例6-4 線圈與電容器并聯(lián)電路，已知線圈的

6、電阻R =10，電感L=0.127mH，電容C =200pF，諧振時(shí)總電流I0=0.2mA。求：（1）電路的諧振頻率f0和諧振阻抗Z0，（2）電感支路和電容支路的電流IL0 、IC0。 諧振回路的品質(zhì)因數(shù) 解:因Q 1，有電路的諧振阻抗=Q 2R =80210=64000 = 64 k 電感支路和電容支路的電流IL0 、IC0 IL0 IC0= Q I0=800.2mA=16mA 第21頁(yè)，共41頁(yè)。 例6-5 收音機(jī)的中頻放大耦合電路是一個(gè)線圈與電容器并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率為465 kHz ,電容C =200 pF，回路的品質(zhì)因數(shù)Q =100。求線圈的電感L和電阻R 。 因?yàn)镼 1，所以電

7、路的諧振頻率 解:因此回路諧振時(shí)的電感和電阻分別為 H =0.57810-3 H =17 第22頁(yè)，共41頁(yè)。1.在含有電抗元件的電路中，當(dāng)端口電壓與電流同相時(shí)，電路發(fā)生諧振。 小結(jié) 2.串聯(lián)諧振電路品質(zhì)因數(shù)特性阻抗（電壓諧振）串諧特征諧振條件諧振頻率阻抗最小 Z0=Zmin=R； 電流最大 I0=Imax；電壓 UL0=UC0=QU，U=UR第23頁(yè)，共41頁(yè)。3.并聯(lián)諧振電路品質(zhì)因數(shù)特性阻抗（電流諧振）諧振條件諧振頻率電感線圈并聯(lián)電容且滿足R0L時(shí)：并諧特征阻抗最大 Z0=Zmax= ；對(duì)電流源電壓最大 U0=Umax； 電流 IL0=IC0=QI第24頁(yè)，共41頁(yè)。第25頁(yè)，共41頁(yè)。教

8、學(xué)內(nèi)容 串聯(lián)與并聯(lián)諧振的頻率特性等，諧振電路的應(yīng)用。 教學(xué)要求 1.深刻理解諧振電路的頻率特性，選擇性與通頻帶的關(guān)系。 2.了解諧振電路的應(yīng)用。 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)：諧振電路的頻率特性(幅頻特性和相頻特性)。 難點(diǎn)：頻率特性曲線分析。第26頁(yè)，共41頁(yè)。6-3 諧振電路的頻率特性 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{角等各量隨頻率變化的關(guān)系。 一、串聯(lián)諧振電路的頻率特性LXZ YZ ,Y, XR0R-L-C串聯(lián)電路的X- 和Z - 曲線第27頁(yè)，共41頁(yè)。 X隨 變化情況當(dāng) 0時(shí)，X 為正值，電路呈感性。 LXZ YZ ,Y, XR0 Z隨 變化情況Z 隨 的變化呈凹形，

9、并在 =0 時(shí)有最小值。 第28頁(yè)，共41頁(yè)。1.幅頻特性和相頻特性 幅頻特性和相頻特性，分別表示幅度隨的變化關(guān)系和相位隨的變化關(guān)系。0000阻抗的模Z 隨的變化關(guān)系 阻抗角隨的變化關(guān)系 第29頁(yè)，共41頁(yè)。選擇性：突顯0附近的電流00I0電流的諧振曲線 當(dāng)偏離0時(shí)，電流下降，而且偏離0越遠(yuǎn)，電流下降程度越大。 當(dāng) = 0時(shí) ，電流最大第30頁(yè)，共41頁(yè)。 2. 選擇性與通頻帶 整理后得 結(jié)論：選擇性與品質(zhì)因數(shù)Q有關(guān)，品質(zhì)因數(shù)Q越大，曲線越尖銳，選擇性越好。 通用電流諧振曲線 1Q=1Q=10Q=100/0I/I01第31頁(yè)，共41頁(yè)。A1A20.707f1 f0 f2f0I/I0B1是回路電

10、流I 的頻率范圍。通頻帶通頻帶 f1為下邊界頻率 f2為上邊界頻率B =f2 - f1 =結(jié)論： 通頻帶B與品質(zhì)因數(shù)Q成反比。 Q值越高， B越窄；反之，Q值越低， B越寬。 第32頁(yè)，共41頁(yè)。 例 6-6 串聯(lián)諧振回路的諧振頻率f0 =7105Hz，回路中的電阻R=10，要求回路的通頻帶B=104Hz，試求回路的品質(zhì)因數(shù)，電感和電容。 解:回路的品質(zhì)因數(shù) 因?yàn)樗?電容 F =325pF H =159H電感第33頁(yè)，共41頁(yè)。二、并聯(lián)諧振電路的頻率特性 電流源作用下的并聯(lián)諧振電路 若Q 1（或R 0 L） +u -iSC R L 電壓幅頻特性和相頻特性 1Q1Q2/0U/U0Q1 Q21Q

11、1 Q20Q1 Q2通用電壓諧振曲線圖第34頁(yè)，共41頁(yè)。例6-7 一個(gè)電感線圈的電阻R=10，與電容器構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，電路的品質(zhì)因數(shù)Q=100，如再并聯(lián)一只R=100k的電阻，電路的品質(zhì)因數(shù)降低到多少？因?yàn)榻?所以 感抗、容抗 0 L=QR=10010=1000并聯(lián) 后，電導(dǎo)=210-5S品質(zhì)因數(shù)降低為 第35頁(yè)，共41頁(yè)。*6-4 諧振電路的應(yīng)用 一、諧振在電子技術(shù)中的應(yīng)用串聯(lián)諧振的應(yīng)用例：收音機(jī)的調(diào)諧回路第36頁(yè)，共41頁(yè)。CLR電視機(jī)電視機(jī)的中頻抑制回路UCUSCNLx高頻信號(hào)發(fā)生器Q表的原理電路2.并聯(lián)諧振的應(yīng)用接收機(jī)C L 濾除干擾頻率 第37頁(yè)，共41頁(yè)。 在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)中能量的轉(zhuǎn)化與傳遞所產(chǎn)生的電網(wǎng)電壓升高，稱內(nèi)過電壓。內(nèi)過電壓對(duì)供電系統(tǒng)的危害是很大的，常見的內(nèi)過電壓有：切空載變壓器的過電壓；切、合空載線路的過電壓；電弧接地過電壓；鐵磁諧振過電壓等。其中，鐵磁諧振過電壓事故最頻繁的發(fā)生在3330千伏電網(wǎng)中，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此電力系統(tǒng)必須對(duì)諧振過電壓加以防護(hù)。 二、電力系統(tǒng)對(duì)諧振的防護(hù)第38頁(yè)，共41頁(yè)。1.諧振電路的頻率特性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{角等各量隨頻率變化的關(guān)系。 幅頻特性表示幅度隨的變化關(guān)系。相頻特性表示相位隨的變化關(guān)系。電流與頻率的關(guān)系曲線，叫電流諧振曲線。 電壓與頻率的