7.4学习串、并联谐振电路（课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（苏教版）

模块7 正弦交流电路 任务一 任务二 任务四 任务三 任务五 认识正弦交流电 分析复杂负载交流电路 认识三相交流电路 学习串、并联谐振电路 分析单一参数交流电路 本模块学习内容 学习目标 任务描述 任务分析 知识链接 任务四 学习串、并联谐振电路 串联谐振 并联谐振 任务四学习重点 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 学习目标 ●理解谐振的概念。 ●掌握电路发生串联谐振的条件以及串联谐振的特征。 ●理解品质因数的概念。 ●掌握电路发生并联谐振的条件以及并联谐振的特征。 ●了解谐振在实际中的应用。 任务四 学习串、并联谐振电路 任务描述 任务分析 ● 收音机可以收听到不同电台的广播节目，（接收无 线信号的）电视机可以收看不同电视台的电视节目。而 我们周围存在着各种频率的电磁波，收音机、电视机是 如何从大量的电磁波中寻找到自己所需要的信号的呢？ ● 含有电感和电容的电路，如果电路的总电压与总电流 同相，电路呈电阻性的现象，称为谐振。谐振在电子技 术中有广泛的应用，但发生谐振时也有可能破坏系统的 正常工作。通过本任务的学习，我们将了解到电路发生 谐振的条件以及发生谐振时电路的特征。 任务四 学习串、并联谐振电路 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 知识链接 一、串联谐振 在电感线圈 L 与电容 C 串联情况下发生的谐振称为串 联谐振。如图3-20所示电路为LC串联的等效电路，其中R 为电感线圈、信号源、导线以及电容的等效电阻。 1.电工实训室安全操作规程 由前面所学知识可知，发生串联谐振的条件是 X = 0 即 XL=XC 2.谐振频率 设串联谐振时的角频率为ω0，由XL=XC可得 任务四 学习串、并联谐振电路 知识链接 那么串联谐振频率f0为 由此可见，串联谐振频率f0与电阻R无关，是由电路中元 件 L、C决定的，它反映了RLC串联电路的一种固有性质， 因此f0与ω0也分别叫做固有频率和固有角频率。改变电路参 数L、C或改变电源频率都可使电路发生谐振。 3.串联谐振的特征 （1）电路呈阻性，电压与电流同相位，阻抗最小，阻抗角 φ = 0。 任务四 学习串、并联谐振电路 知识链接 （2）电路的阴抗为最小值|Z0| = R，电流为最大值 虽然X=0，但是XL=XC≠0。把 代入其中，得 ρ称为串联谐振电路的特征阻抗，它是指串联谐振时电 路的感抗或容抗，单位为欧姆（Ω）。串联谐振电路的特 征阻抗是一个由参数L、C决定的量，与电路的频率无关。 特征阻抗ρ与电路中R的比值称为谐振电路的品质因数， 用Q表示，即 任务四 学习串、并联谐振电路 知识链接 Q是一个无单位的量。由于电路的电阻R通常很小，因此 一般电路的品质因数远大于1，通常Q在50～200之间。 （3）电感与电容上的电压大小相等、相位相反，其数值是 电源电压的 Q 倍；电阻两端电压为最大值，等于外加电压。 任务四 学习串、并联谐振电路 知识链接 如图3-21所示为RLC串联电路谐振时的 电压、电流相量图。由于串联谐振时，电 感和电容上的电压是电源电压的 Q 倍， 因此串联谐振也称为电压谐振。如果 Q >>1时，当电路在接近谐振时，电感 和电容上会出现很高的电压。根据不同需要可利用或避免这 一现象。例如在电力系统中，出现这种高电压是不允许的， 这将引起电气设备的损坏；而在电子技术中它是有用的。 （4）串联谐振时电路的无功功率为零。 任务四 学习串、并联谐振电路 知识链接 3.串联谐振电路的选择性与通频带 图 3-20 所示电路中的电流为 把上式两边同时除以I0，并把 代入，得 上式称为串联谐振电路的电流谐振曲线方程。此式左边 的比值I/I0称为相对抑制比，表明电路在f偏离谐振频率f0 时，对非谐振电流的抑制能力。可以看出，相对抑制比与谐 任务四 学习串、并联谐振电路 知识链接 振电路的品质因数Q 有关。以频率比f/f0 （或ω/ω0）为横坐标，以电流比I/I0为 纵坐标，画出对于不同Q值的一组曲线， 称为串联谐振电路的电流谐振曲线，如图 3-22所示。因为对于Q值相同的任何RLC 串联谐振电路，只有一条曲线与之对应，故这种曲线又称 为串联谐振电路的通用曲线。 在通信技术中，传输的信号通常不是单一的频率，而是 具有一定的频率范围。例如音频信号的频率范围为20Hz～ 20kHz。当这些信号通过串联谐振电路传送时，有一部分需 任务四 学习串、并联谐振电路 知识链接 要传输的频率成份被削弱，从而造成失真， 降低通