项目二谐振电路的分析及应用.

1、电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用学习情境二交流稳态电路的分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用 电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用职业技能目标：职业技能目标：项目教学目标项目教学目标* *会仿真会仿真RLCRLC串联谐振电路并能完成电路的测试；串联谐振电路并能完成电路的测试；* *会仿真并联谐振电路并能完成电路的测试。会仿真并联谐振电路并能完成电路的测试。电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用职业知识目标：职业知识目标：项目教学

2、目标项目教学目标* *理解串联谐振和并联谐振的概念；理解串联谐振和并联谐振的概念；* *掌握串掌握串联谐振与并联谐振的条件、特性及应用。联谐振与并联谐振的条件、特性及应用。电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用职业素质目标：职业素质目标：* *具有认真仔细的学习态度、工作态度和严格具有认真仔细的学习态度、工作态度和严格的组织纪律。的组织纪律。* *具有规范意识、安全生产意识和敬业爱岗精具有规范意识、安全生产意识和敬业爱岗精神。神。* *具有独立学习能力、拓展知识能力以及承受具有独立学习能力、拓展知识能力以及承受压力能力。压力能力。* *具有良好沟通能

3、力、良好团队合作能力和创具有良好沟通能力、良好团队合作能力和创新精神。新精神。项目教学目标项目教学目标电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用任务一任务一RLCRLC串联谐振电串联谐振电路及其测量路及其测量电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量一、工作任务一、工作任务一、构建一、构建RLCRLC串联谐振仿真电路串联谐振仿真电路 运用运用MATLABMATLAB软件的软件的simulinksimulink功能，按照图功能，按照图2-2-12-2-1构建构建RLCRLC串联谐振仿真电路。串联谐振仿真电路。图图

4、2-2-1 RLC2-2-1 RLC串联谐振仿真电路串联谐振仿真电路电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量一、工作任务一、工作任务二、二、RLCRLC串联谐振电路仿真测量串联谐振电路仿真测量 保持元件参数以及电压源不变，改变电源频率。电保持元件参数以及电压源不变，改变电源频率。电压压Um=10VUm=10V，调节频率以，调节频率以2MHz2MHz为中心在为中心在1 13MHz3MHz之间改变，之间改变，得得RLCRLC串联谐振时电流与电压仿真波形分别如图串联谐振时电流与电压仿真波形分别如图2-2-22-2-2、图图2-2-32-2-3所示。所示。

5、图图2-2-2 RLC2-2-2 RLC串联谐振电路电流仿真波形串联谐振电路电流仿真波形电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量一、工作任务一、工作任务二、二、RLCRLC串联谐振电路仿真测量串联谐振电路仿真测量思考：在这思考：在这个仿真实验过个仿真实验过程中发现什么程中发现什么样的规律？样的规律？电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量二、知识链接二、知识链接一、谐振现象一、谐振现象二、串联电路的谐振条件二、串联电路的谐振条件三、串联谐振的基本特征三、串联谐振的基本特征电路分析与实践电路分析与实践项目

6、二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用 在正弦交流电路中，在正弦交流电路中，具有电感和电容具有电感和电容不含独立源的一端口网络，在一定条件下不含独立源的一端口网络，在一定条件下出现出现端口电压与端口电流同相端口电压与端口电流同相的现象，称的现象，称为为谐振谐振。电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用 RLCRLC串联电路发生的谐振串联电路发生的谐振称为称为。RLCRLC串联电路复阻抗串联电路复阻抗|)()1(ZXXjRCLjRZCL其中其中RXXCL arctan若电源电压与电流同相位，则若电源电压与电流同相位，则0电路发生电路发生。 +

7、 + + + R SUIRULUCULjCj1电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用01CLCLXX + + + + R SUIRULUCULjCj1(2-2-1)(2-2-1)(2-2-2)(2-2-2)(2-2-3)(2-2-3)电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用避免电路谐振的方法；避免电路谐振的方法；实现电路谐振的方法。实现电路谐振的方法。失谐与调谐可以从三个方面考虑实现：失谐与调谐可以从三个方面考虑实现：；，得固定，调节、）（LCCL110；，得固定，调节、）（LCCL2012。，得固定，调节、

8、）（CLLC2013电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用(1)(1)串联谐振时，由于串联谐振时，由于，RXRZX22|0电路中阻抗最小电路中阻抗最小且为且为纯电阻纯电阻，即，即R0Z( (2 2) )串联谐振时，由于串联谐振时，由于，0X感抗与容抗相等并等于感抗与容抗相等并等于电路的特性阻抗电路的特性阻抗，即，即CLCL001(3)(3)若串联谐振电路中的电压一定，由于阻抗最小，因若串联谐振电路中的电压一定，由于阻抗最小，因此此电流达到最大，且与电压同相位电流达到最大，且与电压同相位，即，即RUZUISS00电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二

9、 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用 串联揩振时，各量的相位关系如图所示。串联揩振时，各量的相位关系如图所示。SRUULUCU0I 谐振时电感线谐振时电感线圈和电容两端的圈和电容两端的电压可以比电源电压可以比电源电压大几十到几电压大几十到几百倍，所以又叫百倍，所以又叫电压谐振。电压谐振。电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用( (4 4) )串联谐振时，在串联谐振时，在L L和和C C两端出现两端出现过电压过电压现象，现象，即即SCLQUUU00定义品质定义品质因数因数RCRRLQ001SSSCLQUURLLRULIUU00000仅与电路仅与电

10、路参数有关参数有关SRUU0串联谐振也称串联谐振也称“电压谐振电压谐振”电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用【例【例2-2-12-2-1】试求试求R=20R=20 ，L=250HL=250H，C=10pFC=10pF，串联电路的谐振频率、特性阻抗和品质因数。若串联电路的谐振频率、特性阻抗和品质因数。若端口正弦交流电压的有效值为端口正弦交流电压的有效值为10mV10mV，试求谐振，试求谐振时电流、电感电压和电容电压的有效值。时电流、电感电压和电容电压的有效值。解：解：)(10185. 3101010250212161260HzLCf谐振频率为电路分析

11、与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用)(5 . 21010250)(5 . 020101010250201051051010102503003033126VQUUUmAARUImVURQCLSCLSS所以时，谐振电流为当端口电压品质因数为）（特性阻抗为电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用频率特性曲线和电流谐振曲线：频率特性曲线和电流谐振曲线：00X)(LX)(CX)(X1 1、阻抗谐振曲线、阻抗谐振曲线CLXX1CL 0,X 0,X0,电电路呈感性。路呈感性。频率特性曲线频率特性曲线电路分析与实践电路分析与实践

12、项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用 回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线称回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线称为电流谐振曲线。为电流谐振曲线。 2 2、电流谐振曲线、电流谐振曲线000707. 0I120II电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用通频带通频带 当电流为谐振电流当电流为谐振电流I I0 0的的 时，对应频率为时，对应频率为 1 1与与 2 2， 2 2-1 1称为回路的通频带，其绝对值为称为回路的通频带，其绝对值为21=2-1或或f=f2-f1电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应

13、用谐振电路的分析及应用 通频带与回频带与回路的品质因素路的品质因素QQ成反比成反比，QQ愈高，谐振曲愈高，谐振曲线愈尖锐，回线愈尖锐，回路的选择性愈路的选择性愈好，但通频带好，但通频带愈窄。因此，愈窄。因此，对串联振荡回对串联振荡回路来说，路来说，两者两者存在着矛盾存在着矛盾。 000707. 0I0IIQ=50Q=100Q=200电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用任务二任务二并联谐振电路及并联谐振电路及其测量其测量电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量一、工作任务一、工作任务一、构建并联谐振仿真电

14、路一、构建并联谐振仿真电路 运用运用MATLABMATLAB软件的软件的simulinksimulink功能，按照图功能，按照图2-2-152-2-15构构建建RLRL串联与串联与C C并联的仿真电路。并联的仿真电路。图图2-2-15 RL2-2-15 RL串联与串联与C C并联仿真电路并联仿真电路电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量一、工作任务一、工作任务二、并联谐振电路仿真测量二、并联谐振电路仿真测量 保持元件参数以及电压源不变，改变电源频率。电保持元件参数以及电压源不变，改变电源频率。电压压Um=10VUm=10V，调节电源频率以，调节电

15、源频率以2MHz2MHz为中心在为中心在1 13MHz3MHz之间改之间改变，变，得并联谐振电路得并联谐振电路电压电压与与电流电流仿真波形分别如图仿真波形分别如图2-2-2-2-1616、图、图2-2-172-2-17所示。所示。图图2-2-16 2-2-16 并联谐振电路电压仿真波形并联谐振电路电压仿真波形电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量一、工作任务一、工作任务思考：在这思考：在这个仿真实验过个仿真实验过程中发现什么程中发现什么样的规律？样的规律？二、并联谐振电路仿真测量二、并联谐振电路仿真测量图图2-2-17 2-2-17 并联谐振电路

16、电流仿真波形并联谐振电路电流仿真波形电路分析与实践电路分析与实践项目一项目一 日光灯电路的安装与测量日光灯电路的安装与测量三、知识链接三、知识链接一、并联电路的谐振条件一、并联电路的谐振条件二、并联谐振的基本特征二、并联谐振的基本特征电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用图图2-2-18 2-2-18 并联谐振图并联谐振图RCRRLQ001串联谐振串联谐振当当R较大时，较大时，Q较小，影响较小，影响选择性选择性(a)(a)图复导纳图复导纳|)()()(12222YjBGBBjGCLRRjLRRCjLjRYCL电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二

17、谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用式中式中GBarctan22|BGY0若若，电路发生并联谐振，电路发生并联谐振，则有则有0BB-CL0)(22CLRR，即即并联谐振的条件是：感纳等于容纳。并联谐振的条件是：感纳等于容纳。并联谐振的角频率并联谐振的角频率LCRLCLRLC2220111若若LR0，则，则LC10(2-2-10)(2-2-10)(2-2-12)(2-2-12)电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用(1)(1)并联谐振时，并联谐振时，电路中阻抗最大，电路呈高阻抗特性。电路中阻抗最大，电路呈高阻抗特性。( (2 2) )并联谐振时，并

18、联谐振时，谐振特性阻抗谐振特性阻抗(3)(3)并联谐振时，若端电压一定时，由于电路呈高阻并联谐振时，若端电压一定时，由于电路呈高阻抗，抗，电路总电流最小电路总电流最小，且与电压同相位。，且与电压同相位。，RCLGZ10时，0R0ZCLCL001电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用2020)(LRRUGUI202LL)(RUI）时，（当LUILRL00CU0CI总电流总电流时，当LR0，GCL100于是可得于是可得0IIICL并联谐振时电压、电流的相量图如图并联谐振时电压、电流的相量图如图2-2-18(b)2-2-18(b)所示。所示。电路分析与实践电路分析与实践项目二项目二 谐振电路的分析及应用谐振电路的分析及应用(4)(4)并联谐振时，电感支路电流与电容支路电流近似相并联谐振时，电感支路电流与电容支路电流近似相等并为总电流的等并为总电流的Q Q倍，即倍，即0QIIICL品质因数：谐振时的容纳（或感纳）与输入电导品质因数：谐振时的容纳（或感纳）与输入电导G G的比值。的比值。RCLR1RL00GCQ000IIGUCUGCQC0QIIICL所以所以因为因为 当当Q1Q1时，出现部分电流大于总电流