Исследования последовательных резонансных цепей? Компания HV Hipot Electric Co., Ltd. специализируется на производстве
Для углубления понимания условий и особенностей резонанса в электрических цепях, а также для освоения физического смысла и методов измерения добротности электрической цепи (коэффициента Q цепи) технические специалисты компании Huatian Power провели серию исследований последовательных цепей и получили следующие экспериментальные выводы.
Принцип действия последовательного резонансного контура
В последовательной цепи, состоящей из элементов R, L и C и показанной на рис. 1, при изменении частоты f синусоидального переменного тока происходит изменение индуктивного и ёмкостного реактивных сопротивлений в цепи, а также изменяется ток в цепи в зависимости от частоты f. Принимая напряжение u
Характеристики последовательного резонансного контура
(1) Поскольку при последовательном резонансе X
(2) При последовательном резонансе импеданс является наименьшим, а при постоянном напряжении U ток достигает максимального значения, равного
Из-за чисто активного сопротивления цепи ток находится в фазе с напряжением источника питания
(3) Напряжение на резисторе равно общему напряжению. Напряжения на индуктивности и ёмкости равны между собой, а их величина в Q раз превышает общее напряжение, то есть
подход
В формуле Q — это коэффициент качества кристалла последовательного резонансного контура, и его значение равно
Коэффициент качества резонансных контуров обычно может достигать примерно 100. Можно заметить, что напряжение на индуктивности и ёмкости в несколько раз превышает напряжение источника питания, поэтому последовательный резонанс также называют резонансом напряжений. Чем меньше сопротивление катушки, тем меньше энергии потребляет цепь, что указывает на высокое качество цепи и высокий коэффициент качества; если индуктивность
(4) Во время резонанса электрическая энергия подаётся только на потребление резисторов цепи, и между силовыми цепями не происходит преобразования энергии. Вместо этого магнитная и электрическая энергия преобразуются между индуктивными катушками и конденсаторами.
Селективный последовательный резонансный контур
Резонансный контур обладает способностью выделять частоты.
Помехи, вызванные соседними нежелательными частотами, минимальны; мы говорим, что этот резонансный контур обладает хорошей избирательностью, то есть способен эффективно выделять сигналы.
Если частоту w (или f) принять за независимую переменную, а ток в контуре i — за её функцию, то резонансную кривую, показанную на рисунке 3, можно построить в виде графика функции. Очевидно, что чем круче резонансная кривая, тем выше избирательность. Итак, какие факторы определяют избирательность резонансных цепей? В последовательной R-L-C-цепи, предполагая, что напряжение на зажимах равно U, а импеданс — |Z|, получим
Приведённое выше уравнение показывает функциональную зависимость между током I и угловой частотой α в последовательной R-L-C-цепи. Для заданной цепи резонансный ток 0I является постоянной величиной. Зависимость между током и изменением частоты определяется добротностью Q. Мы приводим несколько различных значений Q, например Q = 10, 50, 100 и т. д., и переписываем приведённое выше уравнение в следующем виде.