📅  最后修改于: 2020-12-14 03:19:43             🧑  作者: Mango
在上一章中,我们讨论了串联谐振的重要性。现在,让我们讨论RLC电路中的并联谐振。
如果谐振发生在并联RLC电路中,则称为并联谐振。考虑下面的并联RLC电路,以相量域表示。
在此,无源元件(例如电阻器,电感器和电容器)并联连接。整个组合与输入正弦电流源并联。
在节点P处写节点方程。
$$-I + I_R + I_L + I_C = 0 $$
$$ \ Rightarrow-I + \ frac {V} {R} + \ frac {V} {j X_L} + \ frac {V} {-j X_C} = 0 $$
$$ \ Rightarrow I = \ frac {V} {R}-\ frac {jV} {X_L} + \ frac {jV} {X_C} $$
$ \ Rightarrow I = V [\ frac {1} {R} + j \ lgroup \ frac {1} {X_C}-\ frac {1} {X_L} \ rgroup] $等式1
上式为I = VY 。
因此,并联RLC电路的导纳Y为
$$ Y = \ frac {1} {R} + j \ lgroup \ frac {1} {X_C}-\ frac {1} {X_L} \ rgroup $$
现在,让我们一一推导并联RLC电路谐振时的参数值和电量。
我们知道谐振频率f r是发生谐振的频率。在并联RLC电路中,当虚数导纳项Y为零时,会发生谐振。即$ \ frac {1} {X_C}-\ frac {1} {X_L} $的值应等于零
$$ \ Rightarrow \ frac {1} {X_C} = \ frac {1} {X_L} $$
$$ \ Rightarrow X_L = X_C $$
上述谐振条件与串联RLC电路的谐振条件相同。因此,串联RLC电路和并联RLC电路的谐振频率f r相同。
因此,并联RLC电路的谐振频率f r为
$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
哪里,
并联RLC电路的谐振频率f r仅取决于电感L和电容C。但是,它与电阻R无关。
我们得到并联RLC电路的导纳Y为
$$ Y = \ frac {1} {R} + j \ lgroup \ frac {1} {X_C}-\ frac {1} {X_L} \ rgroup $$
用上式中的$ X_L = X_C $代替。
$$ Y = \ frac {1} {R} + j \ lgroup \ frac {1} {X_C}-\ frac {1} {X_C} \ rgroup $$
$$ \ Rightarrow Y = \ frac {1} {R} + j(0)$$
$$ \ Rightarrow Y = \ frac {1} {R} $$
在谐振时,并联RLC电路的导纳Y等于电阻R的倒数,即$ \ mathbf {\ mathit {Y = \ frac {1} {R}}} $
在公式1中代入$ \ frac {1} {X_C}-\ frac {1} {X_L} = 0 $
$$ I = V [\ frac {1} {R} + j(0)] $$
$$ \ Rightarrow I = \ frac {V} {R} $$
$$ \ Rightarrow V = IR $$
因此,谐振时并联RLC电路的所有元件两端的电压为V = IR 。
在谐振时,并联RLC电路的导纳达到最小值。因此,在谐振时该电路的每个元件上都存在最大电压。
流经电阻的电流为
$$ I_R = \ frac {V} {R} $$
将V的值代入上式。
$$ I_R = \ frac {IR} {R} $$
$$ \ Rightarrow I_R = I $$
因此,在谐振时流经电阻的电流为$ \ mathbf {\ mathit {I_R = I}} $。
流过电感的电流为
$$ I_L = \ frac {V} {j X_L} $$
将V的值代入上式。
$$ I_L = \ frac {IR} {j X_L} $$
$$ \ Rightarrow I_L = -j \ lgroup \ frac {R} {X_L} \ rgroup I $$
$$ \ Rightarrow I_L = -jQI $$
因此,在谐振时流过电感的电流为$ I_L = -jQI $。
因此,在谐振时流经电感的电流的大小为
$$ | I_L | = QI $$
其中,Q是质量因子,其值等于$ \ frac {R} {X_L} $
流过电容器的电流为
$$ I_C = \ frac {V} {-j X_C} $$
将V的值代入上式。
$$ I_C = \ frac {IR} {-j X_C} $$
$$ \ Rightarrow I_C = j \ lgroup \ frac {R} {X_C} \ rgroup I $$
$$ \ Rightarrow I_C = jQI $$
因此,谐振时流经电容器的电流为$ I_C = jQI $
因此,在谐振时流经电容器的电流大小为
$$ | I_C | = QI $$
其中,Q是质量因子,其值等于$ \ frac {R} {X_C} $
注-并联谐振RLC电路称为电流放大电路。因为流过电感器和电容器的电流的大小等于输入正弦电流I的Q倍。