rlc并联谐振电路实验数据处理(rlc串联谐振电路实验结果)

虚拟屋 2022-12-18 09:50 编辑:admin 165阅读

1. rlc串联谐振电路实验结果

阻抗最小,电流最大,电感和电容上可能出现比电源电压高得多的电压。

串联谐振的条件是XL-XC,这时,UL=UC,而且相位相反,所以互相抵消。结果,总电压U就等于电阻压降UR,总电压与电流以及电阻压降同相位,电路呈现电阻性,此时,阻抗最小,因此电流最大。

由于电流最大,在电源电压不变的情况下,电感上的压降UL=IXL=UXL/R,电容上的压降UC=IXC=UXC/R,由于XL和XC比R大的多得多,所以,UL=UC>>UR,即UL=UC>>U。

2. rlc串联电路的谐振实验

谐振频率:wo=1/根号(LC)=⋯, 电阻电流:IR=U/R=10mA, 电感电流:IL=U/jwoL=⋯, 电容电流:Ic=UxjwC=⋯。

3. RLC串联谐振电路实验报告

实验目的

1、熟悉串联谐振电路的结构与特点,掌握确定谐振点的的实验方法。

2、掌握电路品质因数(电路Q值)的物理意义及其测定方法。

3、理解电源频率变化对电路响应的影响。学习用实验的方法测试幅频特性曲线。实验任务

(一)基本实验

设计一个谐振频率大约9kHz、品质因数Q分别约为9和2的RLC串联谐振电路(其中L为30mH)。要求:

1、根据实验目的要求算出电路的参数、画出电路图。、完成Q1约为9、Q2约为2的电路的电流谐振曲线I=f(f)的测试,分别记录谐振点两边各四至五个关键点(包括谐振频率f0、下限频率f1、上限频率f2的测试),计算通频带宽度BW。画出谐振曲线。用实验数据说明谐振时电容两端电压UC与电源电压US之间的关系,根据谐振曲线说明品质因数Q的物理意义以及对曲线的影响。二)扩展实验

根据上述任务,利用谐振时电路中电流i与电源电压uS同相的特点,用示波器测试的方法,找出谐振点,画出输入电压uS与输出响应uR的波形,测量谐振时电路的相关参数,并判断此时电路的性质(阻性、感性、容性)

实验设备

1、信号发生器 一台

2、RLC串联谐振电路板 一套

3、交流毫伏表 一台

4、示波器 一只

5、细导线 若干

实验原理

1、RLC串联电路。在上图所示的电路中,当正弦交流信号源uS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。对于RLC串联谐振电路,电路的复阻抗Z=R+j[ωL-1/(ωC)] 。

2、串联谐振。谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。当电抗X=ωL-1/(ωC)=0,电路中电流i与电源电压uS同相时,发生串联谐振,这时的频率为串联谐振频率f0,其大小为1/(2π√LC)。串联谐振时有以下特点:

(1)电抗X=0,电路中电流i与电源电压uS同相。

(2)阻抗模达到最小,即Z=R,电路中电流有效值I达到最大为I0 。

(3)电容电压与电感电压的模值相等。电容与电感既不从电源吸收有功功率,也不吸收无功功率,而是在它们内部进行能量交换,此时US=UR。

(4)谐振时电容或电感上的电压与电源电压之比为品质因数[Q=UC/US= UL/US=1/(ω0RC) ]。电阻R与品质因数Q成反比,电阻R大小影响Q。

3、频率特性。频率特性就是幅频特性和相频特性统称。取电阻R上的电压uR作为响应,当输入电压uS的幅值维持不变时,

(1)幅频特性:输出电压有效值UR与输入电压有效值US的比值(UR/US)是角函数或频率的函数。

(2)相频特性:输出电压uR与输入电压uS之间的相位差是角函数或频率的函数。

(3)谐振曲线:串联谐振电路中电流的谐振曲线就是电路中电流I=UR/R随频率变动的曲线。(以UR/US为纵坐标,因US不变,相当于以UR为纵坐标,故也可以直接以UR/R为纵坐标,画出电流的谐振曲线如图4-8-2所示)。

(4)上、下限频率:当UR/US=0.707,即UR=0.707US,输出电压UR与输入电压有效值US的比值下降到最大值的0.707倍时,所对应的两个频率分别为下限频率f1和上限频率f2,上、下限频率之差定义为通频带BW=f2-f1。通频带的宽窄与电阻有关。

工程上常用通频带BW来比较和评价电路的选择性。通频带BW与品质因数Q值成反比,Q值越大,BW越窄,谐振曲线越尖锐,电路选择性越好。

在电力工程中,一般应避免发生谐振,如由于过电压,可能击穿电容器和电感线圈的绝缘。在电信工程中则相反,常利用串联谐振来获得较高的信号,如收音机收听某个电台。

4. rlc串联谐振电路实验数据分析及结论

如果只是一个单纯的RLC串联(或并联)谐振,两者之间并没有误差,因为这就是一个二阶系统。LC串联谐振,电路的整体阻抗为0欧,那么RLC串联谐振的整体阻抗为R的阻值。这时候电路的电流等于U/R。而由于串联,流过阻容感(RLC)的电流式相同的,那么电感上的电压为感抗乘电流,电容上的电压幅值和电感上相同。

5. rlc串联谐振电路实验结果分析

RLC串联谐振电路的谐振频率取决于电感和电容值,与电感的直流电阻大小没有关系。偏差大有两个原因:

1、电感和电容的精度通常较低,实际值与标称值差距较大。

2、如果电感是带磁芯的,那么,由于磁芯在不同频率下磁导率是不同的,其电感量也是不同的,这种差距可能导致数倍甚至更大的变化。

6. rlc串并联谐振电路实验

RLC电路发生串联谐振的条件是:①信号源频率=RLC串联固有频率;②或者复阻抗虚部=0,即ωL—1/ωC=0 由此推得ω=1/√LC,这就是RLC串联电路固有频率。

RLC串联电路谐振特点:谐振时电路呈现纯电阻态;电压与电流同相位;复阻抗模为最小值即为R;电路电流达到最大值;电感与电容上电压有效值相等且相位相反;串联谐振电路品质因数Q=ωL/R=1/RωC;通频带BW=谐振频率ω/Q品质因数。

扩展知识:

RLC串联电路的分类:

①RLC串联电路:

Φ=arctan(X/R)=arctan[(XL-XC)/R]

当XL>XC时,X>0,R>0,电路呈感性;当XL<XC时,X<0,R>0,电路呈容性;当XL=XC时,X=0,R>0,电路呈电阻性,称为串联谐振状态。

z=[(XL-XC)2+R2]1/2·U=|z|I。

②RLC并联电路:

各元件电压 电流及总电压与电流的有效值的关系

电阻元件 IR=UG

电感元件 IL=U(-jBL)

电容元件IC=jBCU

Itotal=IR+IC+IL

7. RLC串联电路的谐振实验

谐振的条件:即为X=WL-1/WC=0。 解释: 由电感L和电容C串联而组成的谐振电路称为串联谐振电路。其中R为电路的总电阻,即R=RL+RC,RL和RC分别为电感元件与电容元件的电阻;Us 为电压源电压,ω为电源角频率。其中X=WL-1/WC。故得Z的模和幅角分别为当X=WL-1/WC=0时,即有φ=0,即XL与XC相同。 现象: 谐振的现象是电流增大和电压减小,越接近谐振中心,电流表电压表功率表转动变化快,但是和短路的区别是不会出现零序量。

8. rlc电路的串联谐振实验报告

答谐振公式如下:

串联谐振时电路的阻抗虚部等于0,Z=R+jX,X=0,Z=R所以 I=U/Z=U/R。

2、电路欲产生谐振,必须具备有电感器L及电容器C 两组件。

3、谐振时其所对应之频率为谐振频率,或称共振频率,以 f r 表示之。

4、串联谐振电路之条件如下:

当Q=Q ⇒ I2XL = I2 XC 也就是XL =XC 时,为R-L-C 串联电路产生谐振之条件。

5、无论是串联还是并联谐振,在谐振发生时,L、C之间都实现了完全的能量交换。即释放的磁能完全转换成电场能储存进电容;而在另一时刻电容放电,又转换成磁能由电感储存。

6、在串联谐振电路中,由于串联——L、C流过同一个电流,因此能量的交换以电压极性的变化进行;在并联电路中,L、C两端是同一个电压,故能量的转换表现为两个元件电流相位相反。

7、谐振时电感和电容还是两个元件,否则不能进行能量交换;但从等效阻抗的角度,是变成了一个元件:数值为零或无穷大的电阻。

9. rlc串联谐振电路实验小结

电路结构形式为,电感支路为一个纯电感L和一个等效电阻R串联,电容支路为一纯电容C,两个支路并联组成并联谐振电路。电路特点:

⑴电路特性阻抗为ρ=ω0*L=1/ω0*C=√L/C,ω0为谐振时的角频率。

⑵电路品质因数Q=ω0*L/R=1/ω0*CR=ρ/R

⑶谐振角频率ω0≈1/√LC(条件是Q比较大,R比较小)

⑷谐振阻抗分为三种情况,ω=ω0时,电抗为零,阻抗为最大值Zo=L/CR=Q*ρ=Q²R,ω<ω0时,阻抗为电感性,ω>ω0时,阻抗为电容性。

⑸谐振时,电感支路和电容支路的电流为总电流的Q倍。

⑹电路通频带B=ωo/Q或者B=fo/Q。