LC串联谐振电路补偿无功功率?原理是什么?

核心提示首先纠正一下你的问题,不是LC串联谐振电路能够补偿无功功率,而是电感电路并联电容、即L并联C后,可以起到补偿无功功率的作用。电感的电流相位滞后于其电相位压90°,所以带有电感的阻抗元件(Z=R+jXL)接入电路,除了需要从电源吸收有功功率之

首先纠正一下你的问题,不是LC串联谐振电路能够补偿无功功率,而是电感电路并联电容、即L并联C后,可以起到补偿无功功率的作用。

电感的电流相位滞后于其电相位压90°,所以带有电感的阻抗元件(Z=R+jXL)接入电路,除了需要从电源吸收有功功率之外,还要吸收无功功率;由于电容的电流相位超前于其电压相位90°,因此电容接入电路后相当于向电路输出无功功率;当给Z=R+jXL这样的阻抗并联上一个电容之后,电感本来需要从电源吸收的无功功率,其中一部分无功功率可以由电容提供,因此感性电路并联电容器可以起到补偿无功功率的作用。

但是,实际中并联电容器时,应注意电容的容量大小,千万不能出现和原来的感性电路发生谐振的现象。因为并联谐振为电压谐振,电路中会出现很高的谐振电压,容易造成电气设备的绝缘击穿,发生事故。理论上,将这种补偿称为“全补偿”,实际运行中应尽量避免,一般采用的是“欠补偿”的方式。

如何理解“LC并联电路谐振时候相当于开路,串联的时候谐振相当于短路”

专业解答:

1:LC谐振要求电容和电感的Q值较高,电容选瓷片或者独石,电感选贴片绕线或者色环均可,但是不能选叠成电感。

2:15MHz的频率不低,通频带若要求比较窄,则选云母电容和空心绕线电感,这样谐振出来的波形比较尖锐干净,有利于后续电路使用。

直流电在LC谐振电路会怎样?

并联谐振时,分别看L和C,元件上都有电流,这两个电流大小相等,相位相反。把L和C合在一起,作为一个整体,这个整体电流为‘0’,与外电路没有电流的交换,所以看做开路,此时谐振电路可看作一个二端元件,阻抗无穷大。反之串联的时候谐振阻抗为0,相当于短路。

谐振的实质是电容中电场能与电感中的磁场能互相转换,此增彼减,完全补偿。电场能和磁场能的总和时刻保持不变,电源不必与电容或电感往返转换能量,只需要给电路中电阻所消耗的电能提供能量即可。

扩展资料:

LC并联谐振电路的特点:

LC并联谐振电路是指将电感器和电容器并联后形成的,在并联谐振电路中,如果线圈中的电流与电容中的电流相等,则电路就达到了并联谐振状态。

在该电路中,除了LC并联部分以外,其他部分的阻抗变化几乎对能量消耗没有影响。因此,这种电路的稳定性好,比串联谐振电路应用得更多。

参考资料:

-LC并联谐振电路

参考资料:

-并联谐振

LC串联谐振电路,产生谐振高压的原理?及相关的计算公式

1、LC元件只对交流电压(电流)起作用,直流电无效(L等于导线,C等于开路),通常振荡器的直流电输入是加给晶体管等器件作为振荡能源的,不是加给LC的。电压高,晶体管可能输出更大的振荡波型。

2、L附近有磁场,还不能算是电磁波,电磁波是电场、磁场交替产生并传播的。L的磁场主要集中在线圈内部,泄露出去的能量很小,因为线圈对边的导线产生的磁场是方向相反的,如左图中线圈的上、下边电流流向相反,左、右边电流流向也是相反。对于近处,由于靠近的一边导线比远离的一边有明显距离差,两者不完全抵消,所以能感应到一点耦合出来的磁场,如果远离线圈,比如说几米以外,那么线圈直径这点距离差几乎忽略不计,相反的电流方向磁场效果完全抵消。

3、要扩大L的天线效应,就要拉大线圈的直径。由于电流速度为光速,当导线长度足够长,高频电流在导线上就不再是同相位了,有的区域处于正半周,有的处于负半周,如中间图描述,一个正负半周交替称一个波长。把一个波长的导线圈起来(老式黑白电视机上挂过的圆环天线),或者折合起来,如右图,就是电视机用的折合振子室外天线,可以发现对应中间图上的A、B、C区的电流方向就统一了,大家是齐心合力,而不是相互拆台。但是随着能量发射出去,消耗的能量将转化为线圈中等效电阻,当你把线圈彻底改造为天线后,它就不再是L,大家都知道,这种电视天线等于一个300Ω的纯电阻!

4、同样C内部对电场也是不能出去的,如果把电容的两个极板逐渐拉开,那么电场渐渐外漏,如果拉成天上一片、地下一片,那就成了一个拉杆天线。你可以看到抗战时的老式电台天线顶上还带了几个叶片,就是代替电容的那个极板,电容的另一个极板就是大地或者机箱底板。但是这样改造好后的元件也就不是C了,是一支50Ω阻抗的鞭状天线。

5、综上所述,LC谐振回路不宜做天线,越把它改造得像天线,就越远离谐振功能。

6、电感电流不能突变,电容电压不能突变,LC回路不能产生脉冲,只能是正弦波,脉冲波中含有丰富的高次谐波分量都给LC回路滤掉了。

7、如果只用L,不用C,利用L电流不能突变的原理,用开关突然关掉L中的电流,倒有可能感应产生高压脉冲。不过它经常会打穿那个关断它的开关器件,在开关电源中是要小心应付问题。

8、振荡频率计算方法:LC相乘后开根,再乘以2π,取倒数。要增加振荡频率,请减小L、C的数值。

在RLC串联电路中,因为电感上的电压UL和电容上的电压UC是反相的,电感上的电压超前电阻上的电压UR 90度,电容上的电压滞后电阻上的电压90度,电感和电容上的电压相互抵消,抵消后的差额(UL-UC)与电阻上的电压方向差90度。求电路的总电压U时,就要把UR作为一条直角边,把(UL-UC)作为一条直角边,把U作为斜边来解直角三角形。于是有:

电路的总电压U=√UR^2+(UL-UC)^2 (都在根号里面) (1)

UR=电路里的总电流I 电阻R;

UL=电路里的总电流I 电感的感抗XL;

UC=电路里的总电流I 电容的容抗XC;

U= 电路里的总电流I 总阻抗Z;

把这些关系代入(1)式,得:

阻抗Z=√R^2+(XL-XC)^2 (都在根号里面) (2)

当电路发生谐振时,XL刚好等于XC,所以,电路里总阻抗达到了最小值

Z=R;

电流达到了最大值

I=U/R。

对于总电路来说,电感和电容相当于一点阻抗都没有了。但他们各自本身是有阻抗的,只不过对总电路来说互相抵消了而已。因为电感的感抗是随频率上升的,电容的容抗是随频率下降的,正好在谐振频率时他们两者相等。

这时,电感上的电压:

UL=IXL

电容上的电压:

UC=IXC

他们大小相等,方向相反。

设谐振频率为f0,则

XL=2∏f0L

XC=1/(2∏f0C)

即:

2∏f0L=1/(2∏f0C)

f0=1/(2∏√LC) (3)

我们把谐振时电感或电容上的电压与电源电压的比值,定义为电路的品质因数Q。其物理意义就是看看电感或电容上的电压比电源电压大了多少倍。

因为谐振时电阻上的电压刚好等于电源电压,所以:

Q=UL/U=UC/U=XL/R=XC/R=2∏f0L/R=1/(2∏f0CR)

那么为什么谐振时电感或电容上的电压会高于电路的总电压Q倍呢?就是因为电路里的电流达到了最大值,而电感的感抗又与电容的容抗相等。所以他们都达到了电源电压的Q倍。从上面的公式还可以看到,想增大Q值,必须尽量减少电路里的“等效”串联电阻。想减少Q值,就要增大R。

我为什么要在串联电阻前加“等效”二字呢?是因为分析串联谐振电路时,应把并联在电感或电容上的电阻“等效”为串联电阻来看待。

 
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