串联谐振电路的特点
发布时间：2020-04-28 17:27:00
浏览次数：5099
华意电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家，本公司生产的串联谐振在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。
在实际电路中，即使是一个简单的线圈，不仅有电感，还有电阻，不能分割，但可以用集中的电感L与电阻R串联电路模型来表示，作为具有代表性的典型模型，经常研究电阻、电感、电容串联电路。
RLC串联电路的特点与谐振现象
如图1所示是由电阻、电感和电容相串联所组成的RLC串联电路，在此电路中，电容和电感是储能元件，其中能量的转换是可逆的，而电阻是耗能元件，其中电能单向地转为热。
由电阻R，电感L，电容C与直流电源组成的各种组合电路中，当电源由一个电平的稳定状态变成另一个不同电平的稳定状态时（如接通或断开直流电源），由于电路中电容上的电压不会瞬间突变和电感中的电流不会瞬间突变，这样电路由一个稳定状态变到另一个稳定状态中间要经历一个变化过程，这个变化过程称为暂态过程，利用 暂态过程的规律可以测量R/L/C元件的量值，也可用于产生脉冲信号，而RLC串联电路如果与频率可调的交流电源组合后，当电源的频率与RLC串联电路的固有频率相等时，会发生谐振现象，因而暂态过程的规律和谐振现象在电磁学、电子技术等领域中的用途非常广泛。
从能量变化的角度来说明，由于RLC串联电路中存在着两种不同性质的储能元件，因此它的过度过程就不仅是简单的积累能量和释放能量，还可能发生电容的电场能量和电感的磁场能量相互反复交换的过程，这一点决定于电路参数，当电阻比较小时（该电阻应该是电感线圈本身的电阻和回路中其余部分电阻之和），电阻上消耗的能量较小，而L和C之间的能量交互占主导位置，所以电路中的电流表现为振荡过程，当电阻较大时，能量来不及交换就在电阻中消耗掉了，使电路只发生单纯的积累或释放能量的过程，即非振荡过程。
RLC串联电路的谐振
在RLC串联电路中，当电路端电压电压和电流相同时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫串联谐振，谐振是正弦交流电路的特定条件下产生的一种特殊物理现象，谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛应用，研究电路中的谐振现象有重要的实际意义。交流电路的谐振有很多用途，一般可用于测量电感、电容、频率，还可用于选频、陷波、调谐放大、作振荡器和频率补偿等。
为了加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法，华意电力技术人员对串联电路进行了一系列的研究，得出了以下的实验结论。
串联谐振电路原理说明
在图1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率 f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。 取电阻R上的电压uo作为响应，当输入电压ui的幅值维持不变时， 在不同频率的正弦信号激励下，测出UO之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标（因Ui不变，故也可直接以UO为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图2所示。
串联谐振电路的特点
（1）因为串联谐振时，Xl=Xc，故谐振时电路阻抗为
（2）串联谐振时，阻抗最小，在电压U一定时，电流最大，其值为
由于电路呈纯电阻，故电流与电源电压同相， 
（3）电阻两端电压等于总电压。电感和电容的电压相等，其大小为总电压的Q倍， 即
即
式中Q为串联谐振电路的晶质因数，其值为
谐振电路中的品质因数，—般可达100左右。可见，电感和电容上的电压比电源电压大很多倍，故串联谐振也叫做电压谐振，线圈的电阻越小，电路消耗的能量也越小，则表示电路品质好，品质因数高；若线圈的电感量L越大，储存的能量也就越多,而损耗一定时,同样也说明，电路品质好，品质因数高。所以在电子技术中，由于外来信号微弱，常常利用串联谐振来获得一个与信号电压频率相同，但大很多倍的电压。
（4）谐振时，电能仅供给电路电阻的消耗，电源电路间不发生能量转换，而电感与电容间进行着磁能和电能的转换。
串联谐振电路的选择性
由联谐振电路具有“选频”的本领。如果一个谐振电路，能够比较有效地从邻近的不伺频率中选择出所需要的频率，而相邻的不需要的频率，对它产生的干扰影响很小，我们就说这个谐振电路的选择性好，也就是说它具有较强的选择信号的能力。
图3
如果以频率w(或f)作为自变量，把回路电流i作为
它的函数，绘成函数曲线，就是图3所示的谐振曲线。显然，谐振曲线越陡，选择性越好。那么谐振电路选择性的好坏由什么因素决定呢? 在R-L-C串联电路中，设端电压为U，阻抗为|Z|，则
上式表明了R-L-C串联回路中的电流I和角频率的函数关系，对于一个给定自的电路来说，谐振电流0I是—个常数。因此，从式中可以看出，电流对频率的变化关系与品质因数Q有关。我们给出几个不同的Q位，例如取Q为10、50、100等等，并将上式改写成以下的形式。
