RLC电路谐振在工程中的应用.docx

公司名称RLC谐振的工程应用文档副标题17251225 吴一非日期RLC谐振的工程应用题目，作者/合作者，摘要，关键词，正文，参考文献摘要：在科技飞速发展的今天，谐振电路在我们的生活及工业生产中都有着非常重要的应用。本文通过对 RLC 串/并联谐振电路的一些应用例子的分析，并从品质因数的定义出发，研究了 Q 对谐振电路的影响，简要介绍了RLC谐振电路在实际中的应用。 根据电路原理，在具有电感和电容元件的电路中，电路两端的电压与其中的电流一般是不同相的。如果调节电路的参数或电源的频率而使它们同相，这时电路就发生谐振现象。根据发生谐振的电路不同，谐振现象可分为串联谐振和并联谐振。在现实生活中，谐振电路的应用发挥着十分大的影响。 关键词：谐振电路、应用、品质因数谐振电路、应用、电感、电容2.1、应用于交流耐压试验交流耐压试验是判断电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法,它可以考验电气设备绝缘强度耐受长时间工频电压的作用和工频电压升高的能力。迄今为止电力行业一直沿用工频耐压试验来等效地考核绝缘耐受内过电压的能力,以保证电气设备的绝缘水平。但有些电气设备,如输电线、电缆、大型发电机及高压气体绝缘组合电器(GIS)等电容量很大的被试品的交流耐压试验,常需要很庞大的试验设备,而现场往往不具备这些条件。对于大型变压器等被试品,在交流耐压试验时的等值阻抗呈容性,被试品的电容量越大试验回路的电流越大。如图5所示,利用可调电抗器L与被试品(电容C)构成串联电路,调整电抗器电感的大小,使之发生串联谐振。谐振时电感上的电压uL和电容上的电压uC是电源电压的Q倍(品质因数Q一般可达到几十至一百左右)。可见,电气试验中可以采用串联谐振法对电气设备进行耐压试验。试验电抗器电感和被试品的电容发生谐振时,会产生高电压和大电流,而电源所需提供的仅仅是系统中有功消耗的部分,从而使得试验设备轻量化,十分适宜于现场试验。2.2.1、串联谐振电路的应用利用串联谐振产生工频高电压，应用在高电压技术中，为变压器等电力设备做耐压试验，可以有效的发现设备中危险的集中性缺陷，是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。应用在无线电工程中，常常利用串联谐振以获得较高的电压。在收音机中，常利用串联谐振电路来选择电台信号，这个过程叫做调谐，如图8-21（a）所示。图8-21(b)是它的等效电路。 当各种不同频率信号的电波在天线上产生感生电流时，电流经过线圈1L感应到线圈2L。如果振荡电路对某一信号频率发生谐振时，回路中该信号的电流最大，则在电容器两端产生一高于此信号电压Q倍的电压CU。而对于其它各种频率的信号，因为没有发生谐振，在回路中电流很小，从而被电路抑制掉。所以，可以改变电容C，以改变回路的谐振频率来选择所需耍的电台信号。2.2.2、并联谐振电路的应用并联谐振是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率，谐振时，电路的总电流最小，而支路电流往往大于电路中的总电流，因此，并联谐振也叫电流谐振。由基本电路原理可知，电容的在线电流比电压超前90，电感的在线电压比电流超前90。当这两个元件并联后接入电路，在电路通电流的瞬间电容会产生一个充电脉冲，电感会产生一个自感电势，因两者的电流和电压最大值在时间相位上互差90，这就造成了两者的电流或电压总是在你强我弱或你弱我强的状态下变化，这就是振荡。但这种振荡是会随着电路电流和电压的稳定会慢慢停歇的!因此这种振荡也称衰竭式振荡，为了使这种振荡不断的维持下去，就必需给LC回路补充同频的振荡能量，因此就有了三极管放大电路的回授(反馈)电路产生，有了源源不断的同频脉冲的回授补充，这振荡就能维持不断了。在日常生活中，我们常常利用并联谐振电路的这一原理来制造我们所需的电子产品，比如录音机、复读机等电子产品中的LC震荡电路即是并联谐振电路。3、结论谐振电路在无线电接收机中用于频率选择，对电源信号进行滤波整形，完成对故障信号的检测，在电路间进行能量传递转移，可以实现对蓄电池进行恒流充电，并可以以此技术来实现电动机的软起动并且减少起动电流。谐振法还可以可以消除高频变压器分布电容对充电电源恒流特性的影响，改善充电波形。近年来随着新的理论和方法的出现，基于压电元件的被动控制正受到越来越多的重视。压电换能器是一种将超声频电能转变为机械振动的器件可将其等效为 R、L、C 串并联电路，利用其等效电路可以分析并得到动态电阻，换能器工作频率、阻抗变化等特点，并以此来进行换能器匹配研究。压电换能器的应用和压电元件在悬臂梁多模态振动控制中的应用都是 RLC 谐振电路在实际工程中的应用。4、主要参考文献【1】胡 岩,袁 宏,高有华等,电路理论在电气工程中的若干应用J.电气电子教学学报,2009, 31(1),3841.【2】张宁宁等,RLC 串/并联谐振电路的特性分析及应用J.价值工程,2012,14（2）,3637.【3】李云阁,施 围等,应用解析法分析中性点接地系统中的工频铁磁谐振-谐振判据和消谐措施J.中 国 电 机 工 程 学 报,2003,23（9）,141145.【4】汪小娜,单潮龙等,RL与C并联谐振电路品质因数精确值的计算J.大学物理,2011，30(3),3133.【5】邱彬,王凯等,串并联谐振电路在电子镇流器中的应用研究J.制造业自动化,2011，33(5),142144.1 谐振电路在具体工程中的应用 摘要： 根据电路原理，在具有电感和电容元件的电路中，电路两端的电压与其中的电流一般是不同相的。如果调节电路的参数或电源的频率而使它们同相，这时电路就发生谐振现象。根据发生谐振的电路不同，谐振现象可分为串联谐振和并联谐振。在现实生活中，谐振电路的应用发挥着十分大的影响。 关键词：谐振电路、应用、电感、电容 前言： 在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流位相一般是不同的。如果我们调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们位相相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。研究谐振的目的就是要认识这种客观现象，并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征，同时又要预防它所产生的危害。按电路联接的不同，有串联谐振和并联谐振两种。 串联谐振时，电感电压与电容电压等值异号，即电感电容吸收等值异号的无功功率，使电路吸收的无功功率为0；电场能量和磁场能量都在不断变化，但此增彼减，互相补偿，这部分能量在电场和磁场之间振荡，全电路电磁场能量总和不变 ；激励供给电路的能量全转化为电阻发热。为了维持振荡，激励必须不断供给能量补偿电阻的发热消耗，与电路中总的电磁场能量相比每振荡一次电路消耗的能量越少，电路的品质越好。 并联谐振时，电感电流与电容电流等值异号，即电感电容吸收等值异号的无功功率，使电路吸收的无功功率为0；电场能量和磁场能量都在不断变化，但此增彼减，互相补偿，这部分能量在电场和磁场之间振荡，全电路电磁场能量总和不变 ；激励供给电路的能量全转化为电阻发热。为了维持振荡，激励必须不断供给能量补偿电阻的发热消耗，与电路中总的电磁场能量相比每振荡一次电路消耗的能量越少，电路的品质越好。 一用于信号的选择 信号在传输的过程中，不可避免要收到一定的干扰，是信号中混入了一些不需要的干扰信号。利用谐振特性，可以将大部分干扰信号滤除。 在串联电路中,除谐振频率以外,电路对信号电流有一定阻抗,而回路谐振时,L的感抗与C的容抗相等并相互抵销,对谐振频率来说,仅有电感线圈本身很小的电阻影响,谐振频率信号可以顺利通过,而谐振频率以外的频率信号不能通过。 在并联电路中,当谐振在某一频率时,回路呈现的阻抗最大,它相当一个大电阻,信号电流最小,而回路两端的电压却达到最大值。也就是说,并联谐振电路阻止交流电流通过而通过交流信号电压。 衡量谐振电路性能的一个重要指标是选择性.选择性越好,选频特性就越“尖锐”,但信号的通频带(允许通过的频率范围)就越窄。如,收音机的选择性越好其选合能力越强。选择性好坏与收音机中的输入调谐回路、中频变压器的品质有很大关系。 例如在接收机里用来选择信号2 输入电路的主要部分是天线线圈L1和由电感线圈L与可变电容器C组成的串联谐振线路。天线所收到的各种频率不同的信号都会在LC谐振电路中感应出相应的电动势e1，e2,e3，如上图所示，图中的R是线圈L的电阻。改变C，对所需信号频率调到串联谐振，那么这时LC回路中该频率的电流最大，在可变电容器两端的这种频率的电压也就较高。其他各种不同频率的信号虽然也在接收机里出现，但由于它们没有达到谐振，在回路中引起得电流很小。这样就起到了选择信号和抑制干扰的作用。 二用于元器件的测量 谐振电路可以用于电路元件参数测试，用谐振电路测量电路元件参数的方法称为谐振测试法。谐振测试法就是根据谐振回路的谐振特性建立起来的测电路元件参数的方法。谐振法电路简单，且符合高频电路元件参数测试的主要方法。 例如，利用谐振测电感如图所示为并联谐振法测电感的电路，其中C为标准电容，L为被测电感，Co为被测电感的分布电容。测量时，调节信号源频率，使电路谐振，即电压表指示最大，记下此时的信号源频率f，则由此可见，还需要测出分布电容Co，不接标准电容C，调节信号源的频率，使电路自然谐振，设此频率为f1，则由此可见，还需要测出分布电容Co，不接标准电容C，调节信号源的频率，使电路自然谐振，设此频率为f1，则 由上述两式可得 把Co代入L的表达式，即可得到被测电感的感量。3 三提高功率的传输效率 利用谐振状态下，电感的磁场能量与电容的电场能量实现完全交换这一特点，电源输出的功率全部消耗在负载电阻上，从而实现最大功率传输。 由此，我们将谐振电路应用到了谐振功率放大器。 谐振功率放大器是一种用谐振系统作为匹配网络的功率放大器，主要应用在无线电发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。 顾名思义,高频功率放大器用于放大器高频信号并获得足够大的输出功率,常又称为射频功率