串聯(lián)諧振簡要概述

在電路中感抗和容抗的作用剛好相反。在電感器中，電壓超前電流，在電容器中，電壓滯 后電流，兩者電壓與電流都存在90°的相位差。因此，在L與C的串聯(lián)電路中，通過電感與電容的電流相同，兩者電壓相位差為180°，當(dāng)L與C兩端電壓大小 相等時(shí)，它們相互抵消，此時(shí)測(cè)量LC兩端電壓，值為0。這種情況是不是很神奇呢，現(xiàn)在我們來研究下它是如何發(fā)生的。

提到電容電感，我們先回顧一下品質(zhì)因數(shù)Q，Q定義為電抗與電阻的比值。電抗會(huì)隨著頻率改變。感 抗在頻率zui低時(shí)最小，隨著頻率的增高而增大，容抗在頻率zui低時(shí)最大，隨著頻率的增高而減小。那么，在任意L與C的串聯(lián)電路中，逐漸改變信號(hào)源的頻率，在某 一個(gè)頻率值上，感抗與容抗大小剛好相等，我們把這種特殊情況稱為諧振，這個(gè)頻率稱為諧振頻率，這種電路稱為串聯(lián)諧振電路。

在LC串聯(lián)電路中,當(dāng)信號(hào)源頻率比諧振頻率低時(shí)，容抗大于感抗，隨著頻率逐漸降低，電容器的容 抗會(huì)變得更大，電感器的感抗會(huì)變得更小，這樣，電路總電抗會(huì)隨著頻率的減小而增大，因此，隨著頻率的降低，電路中電流變小；當(dāng)頻率比諧振頻率高時(shí)，感抗大 于容抗，隨著頻率增高，容抗變得更小，而感抗變得更大，這時(shí)電路中總電抗會(huì)隨著頻率的增高而增大，因此，隨著頻率的增高，電路中的電流變小。由此，我們得 出一個(gè)非常重要的結(jié)論：LC串聯(lián)電路中頻率等于諧振頻率時(shí)，電路中電流最大，當(dāng)高于或低于諧振頻率時(shí)，電路中電流減小。

您也許會(huì)問，那諧振情況下L與C的電壓是多大呢？通常情況下，L與C的電壓都非常大，一般是施 加到電路上的電壓的Q倍。這里舉個(gè)例子，在Q值為10的LC串聯(lián)電路中，如果信號(hào)源提供的電壓為10V，那么電感器和電容器兩端的電壓是100V，不用擔(dān) 心，這兩者電壓存在180°的相位差，相加后電路總電壓依然是10V。電容電感兩端高壓的產(chǎn)生是因?yàn)榇鎯?chǔ)在電容器電場(chǎng)和電感器磁場(chǎng)中的能量，在每個(gè)周期 內(nèi)，在電容器與電感器間來回轉(zhuǎn)移。

縷清楚了這層關(guān)系，我們就可以運(yùn)用串聯(lián)諧振的特質(zhì)來設(shè)計(jì)一些實(shí)用電力試驗(yàn)裝置，輕松玩轉(zhuǎn)串聯(lián)諧振回路了。其基本原理是利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和電容C串聯(lián)諧振。變頻控制器為整套設(shè)備提供電源， 并把幅值和頻率都固定的380V或220V工頻正弦交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉岛皖l率可調(diào)的正弦波。勵(lì)磁變壓器將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗(yàn)電壓。高壓電抗器 L與試品C發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品C上的電壓，通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出電壓就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電容試品C的高壓試驗(yàn)了。