一個關(guān)于交流電路諧振現(xiàn)象的仿真實驗

對于一個具有電阻、電感、電容的交流電路中，交流電源兩端的電壓一般不和它輸出的電流同相位。如果調(diào)節(jié)電路的參數(shù)或者電源頻率使它們同相位，這時電路就發(fā)生了諧振現(xiàn)象。按照發(fā)生諧振現(xiàn)象的電路不同，可以分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。

1、串聯(lián)諧振

在R、L、C串聯(lián)電路中，但滿足感抗XL等于容抗XC時，即電源的輸出電壓和輸出電流同相位，就會發(fā)生諧振現(xiàn)象。因為發(fā)生串聯(lián)電路中，所以也稱為串聯(lián)諧振。

為了更加深入了解串聯(lián)諧振的現(xiàn)象，在matlab/simulink中搭建交流串聯(lián)R、L、C電路。設(shè)置交流電源幅值為220V，頻率為50Hz，電阻為10歐姆，根據(jù)串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件，設(shè)置L為 0.0318H，C為3.1831e-04F，仿真結(jié)果下圖所示。

通過對仿真波形進行分析可知：

（1）串聯(lián)電路發(fā)生諧振時，電路中的阻抗值達到最小。在電源電壓不變情況下，電路發(fā)生了串聯(lián)諧振使得電路中的電流達到最大值。

（2）由于電源的電壓和它輸出電流同相位，則電路對電源呈阻性。電源提供給電路的能量全被電阻消耗掉，電源與電路之間不存在能量交換。能量交換只發(fā)生在電感線圈和電容之間。

（3）由于發(fā)生串聯(lián)諧振時，感抗等于容抗，電感兩端的電壓和電容兩端電壓幅值相等，相位正好相反，相互抵消，對整個電路不起作用。

（4）把電阻值由10歐姆調(diào)整為5歐姆時，其它條件不變。此時感抗等于容抗大于阻抗，電源電壓波形、電感兩端的電壓波形和電容兩端電壓波形如下圖所示。從圖中可知，電感兩端的電壓和電容兩端電壓要遠大于電源電壓，即發(fā)生了過電壓，可能會使線圈和電容的絕緣被擊穿。所以在電力工程中要避免發(fā)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象。

2、并聯(lián)諧振

在R、L、C并聯(lián)電路中，但滿足感抗XL等于容抗XC時，即電源的輸出電壓和輸出電流同相位，就會發(fā)生諧振現(xiàn)象。因為發(fā)生并聯(lián)電路中，所以也稱為并聯(lián)諧振。

為了更加深入了解并聯(lián)諧振的現(xiàn)象，在matlab/simulink中搭建交流并聯(lián)R、L、C電路。設(shè)置交流電源幅值為220V，頻率為50Hz，電阻為10歐姆，根據(jù)并聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件，設(shè)置L為 0.0318H，diangon.com C為3.1831e-04F，仿真結(jié)果下圖所示。

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通過對仿真波形進行分析可知：

（1）電路發(fā)生并聯(lián)諧振時，電路的阻抗的模數(shù)達到最大值，從而使電路電流達到最小值。

（2）電源電壓和電源電流同相位，電路對電源呈阻性。

（3）并聯(lián)諧振時，電感支路和電容支路電流基本相等。在電子技術(shù)中利用電路發(fā)生并聯(lián)諧振時阻抗模高的特點用來選擇信號或者消除干擾。

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