變電運行交流電的串并聯(lián)諧振_第1頁
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文檔簡介

變電運行交流電的串并聯(lián)諧振第1頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月2.4正弦交流電路的頻率特性2.4.1諧振現(xiàn)象2.4.2網(wǎng)絡(luò)的頻率特性第2頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月

含有電感和電容的電路,如果無功功率得到完全補償,使電路的功率因數(shù)等于1,即:u、i

同相,便稱此電路處于諧振狀態(tài)。諧振串聯(lián)諧振:L

與C

串聯(lián)時

u、i

同相并聯(lián)諧振:L

與C

并聯(lián)時

u、i

同相

諧振電路在無線電工程、電子測量技術(shù)等許多電路中應(yīng)用非常廣泛。諧振概念:2.4.1諧振現(xiàn)象第3頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月(一)串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振的條件RLC串聯(lián)諧振電路、同相若令:則:諧振串聯(lián)諧振的條件是:第4頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月諧振頻率:

第5頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)諧振的特點U、I

同相當時當電源電壓一定時:UC、UL將大于電源電壓U第6頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月注:串聯(lián)諧振也被稱為電壓諧振當時,諧振時:、第7頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月品質(zhì)因數(shù)---Q

定義:電路處于串聯(lián)諧振時,電感或電容上的電壓和總電壓之比。諧振時:在諧振狀態(tài)下,若R<XL、R<XC,Q

則體現(xiàn)了電容或電感上電壓比電源電壓高出的倍數(shù)。第8頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)諧振特性曲線I諧振電流諧振頻率下限截止頻率上限截止頻率通頻帶第9頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于諧振曲線的討論(a)不變,變化。(b)不變,

變化。(c)不變,變化。不變,第10頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月

諧振曲線討論(之一)結(jié)論:R的變化引起變化

R愈大愈?。ㄟx擇性差)

R愈小愈大(選擇性好)R小R大不變,變化。(1)不變

即LC不變R改變改變(2)第11頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月分析:(1)不變即U、R不變(2)改變結(jié)論:LC的變化引起變化

L變小或C變小變大

L變大或C變大變小

諧振曲線分析(之二)不變,

變化。第12頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月

諧振曲線分析(之三)結(jié)論:Q愈大,帶寬愈小,曲線愈尖銳。

Q愈小,帶寬愈大,曲線愈平坦。分析:不變,不變(LC)、R

不變,如何改變或?可以證明:可見與Q

相關(guān)。不變,變化。不變,第13頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)諧振時的阻抗特性容性感性第14頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)諧振應(yīng)用舉例收音機接收電路接收天線與C

:組成諧振電路將選擇的信號送接收電路第15頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月

組成諧振電路,選出所需的電臺。

為來自3個不同電臺(不同頻率)的電動勢信號;第16頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月已知:解:如果要收聽節(jié)目,C應(yīng)配多大?問題(一):結(jié)論:當C調(diào)到150pF時,可收聽到

的節(jié)目。第17頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月

問題(二):信號在電路中產(chǎn)生的電流有多大?在C

上產(chǎn)生的電壓是多少?已知:解答:所希望的信號被放大了64倍。第18頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月(二)并聯(lián)諧振當時領(lǐng)先于(容性)諧振當時理想情況:純電感和純電容并聯(lián)。當時落后于(感性)第19頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月或理想情況下并聯(lián)諧振條件第20頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月非理想情況下的并聯(lián)諧振同相時則諧振第21頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月虛部實部則、同相虛部=0。諧振條件:非理想情況下并聯(lián)諧振條件第22頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月由上式虛部并聯(lián)諧振頻率得:或當時第23頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)諧振的特點同相。、

電路的總阻抗最大。定性分析:Z理想情況下諧振時:第24頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月總阻抗:得:代入并聯(lián)諧振電路總阻抗的大小諧振時虛部為零,即:什么性質(zhì)?第25頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)諧振電路總阻抗:當時所以,純電感和純電容并聯(lián)諧振時,相當于斷路。第26頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月外加電壓一定時,總電流最小。Z外加恒流源

時,輸出電壓最大。第27頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)支路中的電流可能比總電流大。支路電流可能大于總電流電流諧振第28頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月則若品質(zhì)因素--Q:Q為支路電流和總電流之比。當時,第29頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)諧振特性曲線容性感性思考為什么?第30頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)諧振應(yīng)用舉例替代后,在諧振頻率下放大倍數(shù)將提高。該種頻率的信號得到較好的放大,起到選頻作用。第31頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月消除噪聲

(三)諧振濾波器:利用諧振進行選頻、濾波令濾波器工作在噪聲頻率下,即可消除噪聲。---信號源---噪聲源已知:接收網(wǎng)絡(luò)諧振濾波器第32頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月提取信號接收網(wǎng)絡(luò)諧振濾波器令濾波器工作在頻率下,信號即可順利地到達接收網(wǎng)絡(luò)。---信號源---噪聲源已知:第33頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月分析(一):抑制噪聲信號被濾掉了令:消除噪聲提取信號接收網(wǎng)絡(luò)諧振濾波器第34頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月分析(二):提取信號接收網(wǎng)絡(luò)諧振濾波器則信號全部降落在接收網(wǎng)絡(luò)上。若在下第35頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月諧振濾波器接收網(wǎng)絡(luò)如果,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)如何設(shè)計??思考題:用上頁類似的形式,設(shè)計消除噪聲、提取信號的電路。第36頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)絡(luò)的頻率特性教學目的:讓學生掌握網(wǎng)絡(luò)的頻率特性,使學生對各種形式的濾波器的構(gòu)成,功能能夠理解,并會進行相關(guān)計算教學安排:(1)舊課復(fù)習(5分鐘)(2)新課講解(80分鐘)(3)新課小結(jié)(5分鐘)作業(yè):課本習題第37頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月3.4.2網(wǎng)絡(luò)的頻率特性概念:網(wǎng)絡(luò)的頻率特性是研究正弦交流電路中電壓、電流隨頻率變化的關(guān)系(即頻域分析)。網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù):第38頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月(一)低通濾波器網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù):濾掉輸入信號的高頻成分,通過低頻成分。第39頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月低通濾波器的傳遞函數(shù)第40頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月---幅頻特性:輸出與輸入有效值之比與頻率的關(guān)系。其中:相頻特性:輸出與輸入相位差與頻率的關(guān)系。---第41頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月相頻特性幅頻特性低通濾波器的頻率特性100~:帶寬:截止頻率第42頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月分貝數(shù)定義:半功率點:當時,幅頻特性上時,叫3分貝點或半功率點。1三分貝點第43頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月(二)高通濾波器濾掉輸入信號的低頻成分,通過高頻成分。高通濾波器的傳遞函數(shù)第44頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月高通濾波器的頻率特性幅頻特性相頻特性1第45頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月(三)帶通濾波器RC

串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)RRRCRC令:則:第46頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月第47頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月幅頻特性第48頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月(四)帶阻濾波器雙T網(wǎng)絡(luò)RRR2CC2C1第49頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月1/10110100

…...-1012…...0.0010.010.10.707110100-60-40-20-302040

對于變化范圍較寬的頻率特性,為展寬視野,其特性橫坐標改用對數(shù)坐標,表示歸一化頻率;縱坐標用(分貝)表示,便構(gòu)成波特圖。波特圖第50頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月用歸一化頻率表示的低通濾波器傳遞函數(shù)令:則:知:第51頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月低通波特圖-20dB/十倍頻幅頻特性(分貝)第52頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月相頻特性第53頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月傳遞函數(shù)典型的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)低通高通帶通帶阻電路舉例第54頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月濾波器應(yīng)用舉例(之一)整流濾波低通+DCR_第55頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月濾波器應(yīng)用舉例(之二)高通uAuBABABRL第56頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于濾波器質(zhì)量的評價以低通濾波器為例:希望:通帶內(nèi)盡可能平坦,過渡帶盡可能窄。通帶阻帶過渡帶3分貝點第57頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月改進方法舉例(二階電路)(一階電路)(有源濾波器)-+第58頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月正弦交流電路綜合舉例例1、移相電路RR1RC已知:當R1由0變化時,的有效值不變,和之間的相位差由變化180o

0o證明:第59頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月解法1已知:復(fù)數(shù)運算RR1RC解:第60頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月當:R1=0時=180oR1=

時=0°第61頁,課件共64頁,創(chuàng)作于2023年2月解法2畫相量圖已知:當:R1=0時=180°R1=

時=0°(2)的幅

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