串联谐振电路适用于信号源内阻等于0 或很小的情况,如果信号源内阻很大,采用串联谐振电路将严重地降低回路的品质因数,使其选择性显著变坏。
1.并联谐振的条件
当如图6-11 所示的RLC 并联电路发生谐振时称为并联谐振。根据谐振定义,输入导纳为
图6-11 RLC 并联谐振电路
得到并联谐振条件为
从而可得
ω0称为RLC 并联谐振电路的谐振角频率,f0称为RLC 并联谐振电路的谐振频率,它们是由电路的参数决定的,因此ω0也称为固有角频率,f0称为固有频率。
2.并联谐振的特点
根据谐振定义及以上分析,可知并联谐振的特点如下。
(1)谐振时电路端口电压和端口电流同相位。
(2)谐振时输入导纳Y=G 为纯电导,导纳模与角频率ω 之间的关系如图6-12 所示,由图可知并联谐振时导纳模最小。电压与角频率之间的关系如图6-13 所示,由图可知并联谐振时电路中的电压达到最大。该结论也作为判断谐振的依据。
图6-12 导纳模与角频率的关系
图6-13 电压与角频率的关系
(3)谐振时的电流为
式(6-13)和式(6-14)表明RLC 并联谐振电路中电感和电容上的电流大小相等,相位相反,相量如图6-14 所示。
电感电容并联后总电流为
LC 并联相当于开路,所以并联谐振也称为电流谐振,此时电源电流全部通过电导,即(www.daowen.com)
从式(6-13)和式(6-14)可以看出,如果Q>1,则IL=IC>IS,当Q≫1 时电感和电容上流过的电流大大高于电源电流IS,称为过电流现象。并联谐振可以用来选频,选频特性的好坏也是由品质因数决定的。
(4)谐振时的有功功率为
即电源向电路输送电阻消耗的功率,电阻功率达最大。
无功功率为
电感中的无功功率与电容中的无功功率大小相等,互相补偿,彼此进行能量交换。
谐振电路除了本章介绍的RLC 串联谐振和RLC 并联谐振之外,还有其他形式的谐振,但不管什么谐振,谐振的定义是不变的,可以据此建立关系式来分析和解决问题。
【例6-5】 在如图6-11 所示的RLC 并联电路中,已知电流源电流IS=10 mA,R=8 kΩ,L=0.2 mH,C=200 μF,计算电路发生谐振时的角频率ω0、品质因数Q、各支路电流和电压U。
解:谐振角频率为
品质因数为
谐振时总阻抗为
电压为
电阻支路电流为
电感支路电流为
电容支路电流为
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