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元件相位差的应用——RC文氏桥、LC谐振过程的理解

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楼主
  无论RC文氏桥,还是LC的串联谐振、并联谐振,都是由电容或/和电感容元件的电压、电流相位差引起的,就像机械共振的节拍一样。
  当两个频率相同、相位相位的正弦波叠加时,叠加波的幅度达到最大值,这就是共振现象,在电路里称为谐振。
  两个频率相同、相位相反的正弦波叠加,叠加波的幅度会降到最低,甚至为零。这就是减小或吸收振动的原理,如降噪设备。
  当一个系统中有多个频率信号混合时,如果有两个同频信号产生了共振,那么这个系统中其它振动频率的能量就被这两个同频、同相的信号所吸收,从而起到了对其它频率的过滤作用。这就是电路中谐振过滤的原理。
  谐振需要同时满足频率相同和相位相同两个条件。电路如何通过幅度-频率特性选择频率的方法以前在RC文氏桥中讲过,LC串并联的思路与RC相同,这里不再赘述。下面我们来看看电路谐振中相位补偿的粗略估计(更精确的相位偏移则要计算) 1、RC文氏桥的谐振(图1)
  若没有C2,正弦信号Uo的电流由C1→R1→R2,通过R2上压降形成Uf输出电压。由于支路电流被电容C1移相超前Uo 90°,这超前相位的电流流过R2(电阻不产生相移!),使得输出电压Uf电压超前于Uo 90°。
  在R2上并联C2,C2从R2取得电压,由于电容对电压的滞后作用,使得R2上电压也被强制滞后。(但不一定有90°,因为还有C1→R1→C2电流对C2上电压即Uf的影响,但在RC特征频率上,并联C2后Uf输出相位与Uo相同。)

  小结:并联电容使得电压信号相位滞后,称为电压相位的并联补偿。
  2、LC并联谐振(图2)
  若没有电容C,正弦信号u通过L感应到次级输出Uf,Uf电压超前于u 90°; 在L初级并联电容C,由于电容对电压的滞后作用,使得L上电压也被强制滞后90°。因此,并联C后Uf输出相位与u相同。
  3、LC串联谐振(图3)
  对于输入正弦信号u,电容C使得串联回路中负载R上的电流相位超前于u 90°,电感L则使得同一串联回路中的电流相位再滞后90°二者相位偏移刚好抵消。因此,输出Uf与输入u同相。
  总结:(注意,相位影响不一定都是90°,与其它部分相关,具体则要计算)
  串联电容使得串联支路电流相位超前,从而影响输出电压相位。 并联电容使得并联支路电压相位滞后,从而影响输出电压相位。 串联电感使得串联支路电流相位滞后,从而影响输出电压相位。 并联电感使得并联支路支路电压超前,从而影响输出电压相位。
  更简洁的记忆:
  电容使电流相位超前,电感使电压相位超前。(均指元件上的电流或电压)
  电容——电流超前,电感——电压超前。

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沙发
发表于 5 天前 | 只看该作者
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|电工学习网 ( ) GMT+8, 2017-6-23 04:39
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