谐振电路在实际中的应用
摘要:通过学习电路理论基础,我们知道根据电路基础原理,把合适的电感和电容串联或者并联在电路中就可以构成谐振电路。
谐振电路使得直流电源发出的电流在谐振电路中按正弦规律变化。
在谐振状态下,电路的总阻抗就达到了极值或近似达到极值。
谐振现象在电学元器件中很普遍,应用十分广泛。
特别是在科学技术迅猛发展的今天,谐振电路在实际中的将会有越来越重要的作用。
关键词:谐振电路实际应用正弦规律变化
Resonance circuit in real application
Abstract: learning circuit theory foundation, we know the circuit fundamentals, inductance and capacitance in series or parallel circuit can constitute a resonant circuit. Resonant circuit current to the DC power to issue the sine rule change in the resonant circuit. In the resonant state, the total impedance of the circuit has reached the maximum or approximate to achieve maximum. Resonance phenomenon is very common in electrical components and a wide range of applications. Especially in the rapid development of science and technology today, the resonant circuit in practice will have an increasingly important role.
Keywords: resonant circuit is the practical application of the sine rule change
谐振电路是指在含有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,在一定条件下出现的电路两端电压与该电路中的电流相位相同,整个电路呈现纯电阻性质的一种特殊现象。
一般情况下,电路两端的电压与其中的电流位相是不同的,但当调节电路元件(电感或者电容)的参数或电源频率,可以使它们位相相同,从而使得整个电路呈现为纯电阻性。
在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。
按电路联接的不同,有串联谐振和并联谐振两种。
在R-L-C串联电路中所发生的谐振,称为串联谐振。
串联谐振发生的条件是感抗和容抗相等,电抗为零,其数学表达式的代数形式:Z=R+J[wL-1/(wC)] {其中wL-1/wC)=0}。
当电阻R、电感L和电容C在并联电路中发生的谐振称为并联谐振。
串联谐振时,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。
根据并利用串并联谐振电路的特点与优点,人们日常生活中所用的各种电器电子产品的电路都是谐振电路。
如:洗衣机、收音机、电冰箱、日光灯等都利用到谐振电路。
在科技发达,能源紧张,追求绿色低碳环保的时代里,人类必然也将会对谐振电路做更深入的研究,从谐振电路的原理上改进,使得元器件更加高品质,低消耗,更安全环保。
因此,谐振电路将会在人们的日常生活发挥越来越显著地作用,其应用十分广泛,前景可观。
1、谐振电路在无线电和电工技术中的应用
谐振电路在无线电和电工技术中的应用十分普遍,衡量谐振电路性能的的一个重要指标是选择性,选择性越好,选频特性就越尖锐,信号通频带就越窄。
收音机的选择信号越好其选合能力越强,选择性的高低与收音机输入调谐回路、中频变压器的品质有很大联系。
(1)收音机调谐
收音机调谐有两个部分,一部分是天线接收的小信号调谐,目的是将所接收频率的天线上的微弱信号选频放大;另一部分是本振调谐,用来选台的,即保证本地振荡器的振荡频率和要选的电台频率相差一个固定的频率,这个相差的频率称为中频,FM中频10.7M,AM中频455K。
两部分的调谐都是用可调电容调节的,而且为了便于两个调谐的同步,使用双联电容一起调节谐振点。
普通收音机用LC振荡电路,当LC的频率和电波频率一致时产生谐振,高放电路对谐振信号进一步放大,然后经过中放,检波,低放,驱动扬声器。
(2)信号选择
用调谐电路选择信号
在接收无线电和电视广播信号时,调整调谐旋钮、选台按钮,以选择所希望的广播站的信号进行接收。
高频放大电路是对用于无线通信的10kHz以上的高频信号进行放大的电路。
它使用由线圈和电容器构成的谐振电路,在由天线获取的众多电波中只对所需频率的信号进行选择并放大。
利用谐振现象选择信号
接入线圈、电容器的电路称为谐振电路,若加上特定频率的信号,则在线圈和电容器中有非常大的电流流过,这一现象是谐振现象。
(3)用于滤波电路
滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成,如在负载电阻两端并联电容器C,或与负载串联电感器L,以及由电容,电感组成而成的各种复式滤波电路。
LC谐振滤波器是传统的谐波补偿装置,装置由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要,其具有结构简单、设备投资少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,应用很广泛.
(4)用于同频干扰消除
同频干扰主要是由耦合电容和感生电动势组成,是一种两端激励/双端检测对称结构,谐振梁有4块对称的激振极板和2块拾振极板,通过激振极板所加激励信号的相位区别实现第一次差分运算,通过双端拾差分检测振进行第二次差分运算,通过这种对称性设计来有效消除同频干扰。
2 谐振电路在电子电器中的应用
人们日常生活中所用到的电器设备大多都采用了谐振电路原理,谐振电路在我们生活中无处不在。
(1)用于电视机
电视机里面都有谐振电路,电视信号经天线进入高频头,经过频率变换,变为38MHz中频,经中频放大后,一路进入音频处理,一路进入视频处理,一路进入同步分离。
声音为调频解调,视频为调幅解调。
利用谐振电路的选择性滤波,把所需要的信号从诸多信号中选择出来。
(2)用于洗衣机
洗衣机微处理器的时钟信号的电路(即振荡电路)为微处理器CPU提供时钟信号,LC 电路与放大器构成振荡器,该LC电路由两只电容器串联在和电感并联的并联谐振电路。
洗衣机工作与否是由振荡电路产生的时钟信号控制的。
除此之外,在电冰箱,复读机的内部元件工作电路等都有谐振电路。
结束语:随着科技进步与人类社会的快速发展,电子电器产品将会成出不穷,我们的生活与电气设备越来越紧密。
谐振电路的利用将会越发普遍,在实际应用中将发挥出更显著的作用。
由于谐振在电力工程中往往是有还的,电力线路中就要避免发生谐振。
但是谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛应用,在信号接收(如收音机调谐、中频放大)、消除干扰及一些振荡器、滤波器电路中,其主要组成部分就是谐振。
因此,我们要科学的利用谐振现象,深入探究谐振电路。
参考文献:【1】收音机原理.调试.维修沈成衡 2002-07-01 电子工业出版社
【2】收音机的选择性和谐振电路陈永全人民邮电出版社
【3】滤波器和并联电容器在受谐波影响的工业交流电网中的应用中国标准出版社编 2011-11-1。