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并联电阻范文1
1.使学生知道几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小。
2.复习巩固并联电路电流、电压的特点。
3.会利用并联电路的特点,解答和计算简单的电路问题。
(二)教具
每组配备干电池二节,电压表、电流表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻2只(5欧和10欧各一只),导线若干条。
(三)教学过程
1.复习
问:请你说出串联电路电流、电压和电阻的特点。(答略)
问:请解答课本本章习题中的第1题。
答:从课本第七章第一节末所列的数据表可以知道,在长短、粗细相等条件下,镍铬合金线的电阻比铜导线的电阻大;根据串联电路的特点可知,通过铜导线和镍铬合金中的电流一样大;根据欧姆定律得U=IR,可得出镍铬合金导线两端的电压大于铜导线两端的电压。
问:请解本章习题中的第6题。(请一名学生板演,其他学生自做,然后教师讲评。在讲评中要引导学生在审题的基础上画好电路图,按规范化要求求解。)
2.引入新课
(1)请学生阅读本节课文前问号中所提出的问题,由此提出本节学习的内容。
板书:〈第五节电阻的并联〉
(2)问:并联电路中电流的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结。
板书:〈1.并联电路的总电流等于各支路中电流之和。即:I=I1+I2。〉
(4)问:并联电路电压的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结。
板书:〈2.并联电路中各支路两端的电压相等。〉
(5)几个已知阻值的电阻并联后的总电阻跟各个电阻之间有什么关系呢?这就是本节将学习的知识。
3.进行新课
(1)实验:
明确如何测R1=5欧和R2=10欧并联后的总电阻,然后用伏安法测出R1、R2并联后的总电阻R,并将这个阻值与R1、R2进行比较。
学生实验,教师指导。实验完毕,整理好仪器。
报告实验结果,讨论实验结论:实验表明,几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。
板书:〈3.几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。〉
问:10欧和1欧的两个电阻并联的电阻小于多少欧?(答:小于1欧。)
(2)推导并联电路总电阻跟各并联电阻的定量关系。(以下内容教师边讲边板书)
板书:〈设:支路电阻分别是R1、R2;R1、R2并联的总电阻是R。
根据欧姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,
由于:I=I1+I2,
因此:U/R=U1/R1+U2/R2。
又因为并联电路各支路两端的电压相等,即:U=U1=U2,
可得:1/R=1/R1+1/R2。
表明:并联电路的总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。〉
练习:计算本节实验中的两个电阻(R1=5欧,R2=10欧)并联后的总电阻。
学生演练,一名学生板演,教师讲评,指出理论计算与实验结果一致。
几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小,这是因为把导体并联起来,相当于增加了导体横截面积。
(3)练习
例题1:请学生回答本节课文前问号中提出的问题。(回答略)
简介:当n个相同阻值的电阻并联时总电阻的计算式:R=R''''/n。例题1中:R′=10千欧,n=2,所以:R=10千欧/2=5千欧。
例题2.在图8-1所示电路中,电源的电压是36伏,灯泡L1的电阻是20欧,L2的电阻是60欧,求两个灯泡同时工作时,电路的总电阻和干路里的电流。(出示投影幻灯片或小黑板)
学生读题,讨论此题解法,教师板书:
认请此题中灯泡L1和L2是并联的。(解答电路问题,首先要认清电路的连接情况)。在电路图中标明已知量的符号和数值以及未知量的符号。解题要写出已知、求、解和答。
(过程略)
问:串联电路有分压作用,且U1/U2=R1/R2。在并联电路中,干路中电流在分流点分成两部分,电流的分配跟电阻的关系是什么?此题中,L1、L2中电流之比是多少?
答:(略)
板书:〈在并联电路中,电流的分配跟电阻成反比,即:I1/I2=R2/R1。〉
4.小结
并联电跟中电流、电压、电阻的特点。
几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小。
5.布置作业
课本本节末练习1、2;本章末习题9、10。
参看课本本章的"学到了什么?,根据知识结构图写出方框内的知识内容。
(四)说明
并联电阻范文2
(国网上海市北供电公司,上海200072)
摘要:介绍了供电系统中电容器保护装置的典型配置,通过对比说明了两种不平衡保护的优缺点。
关键词 :供电系统;并联电容器组;不平衡保护
0引言
随着电网的蓬勃发展,社会对电力能源的逐步依赖给供电系统带来了新的考验,而传统较小容量的变压器已不能满足日益增长的负荷需求,因此新建变电站的主变容量较以往有所增大,变压器的扩容也使得其对电网的无功补偿有了新的要求。
1电容器保护概述
1.1电容器保护原理
电容器是一种重要的无功补偿设备,作用在于减少电网中输送的无功功率,有效降低有功电量的损失,达到改善电压质量的目的,在电力系统中被广泛采用。目前供电系统中普遍安装了高压并联电容器组,通过电压无功控制系统(VQC)或定时投切输送容性无功功率,以补偿用电设备的感性无功功率,从而提高功率因数,达到节约电能和降低线损的目的。
但同时,作为电力设备,电容器发生故障时危害也是不容忽视的,如渗漏油、外壳变形膨胀等,都会影响系统的正常运行,当某电容器发生内部元件或外壳绝缘击穿时,会使其他正常运行的电容器对该故障电容器释放非常大的能量,可能造成电容器爆炸乃至引起火灾。除此之外,电容器自身制造工艺不良、日常运行电压过高、谐波分量大、发生操作过电压等也会导致电容器爆炸。因此,为其量身定做合理的保护装置,可以有效避免电网由于电容器损坏而发生重大事故。
1.2电容器保护种类
按照电容器发生故障的原因,电容器保护可分为两大类:一种是异常运行状况,如过电压、低电压运行对电容器本身的安全运行造成危害,针对该类故障,配备了过电压保护(以往常用放电PT二次相电压,现常用系统母线电压为采样值)和低压保护;另一种则是电容器装置自身的内部故障,包括并联电容器组与断路器之间的短路故障,由此装设了相过流保护、零序电流保护以及不平衡电流(电压)保护。在这里,我们着重讨论供电系统中并联电容器组的不平衡电流(电压)保护。
2并联电容器组中性点不平衡保护的应用现状
现上海地区的供电系统中,35kV降压变电站中电容器装置普遍的配置是:(相/零序)过电流保护、中性横差(即不平衡电流)保护、过电压(放电PT)保护;而新建的110kV降压变电站中,电容器装置的保护配置则为:(相/零序)过电流保护、零序电压(即不平衡电压)保护、过电压(母线PT线电压)保护。有明显区别的是过去广泛使用的是不平衡电流保护,而现今新的保护配置采用的是不平衡电压保护,针对这一变化,我们从保护的原理出发作深入研究。
2.1不平衡电流保护原理
为防止电容器爆炸,电容器组的接线方式通常采用星形接线,因为当电容器组发生电容器击穿短路时,由于故障电流受到了非故障相容抗的限制,使得来自系统的工频电流大大减少,只有来自同相健全电容器的涌放电流,并无其他两相的,因此很少会发生油箱爆炸事故。
当电容器组中电容器台数较多时,可将其分为两组,连接成两组星形接线,在两组星形的中性点连线上装设横差保护(即中性点不平衡电流保护)。在系统正常运行时,电路中电容器的三相容抗对称,两个星形的中性点电位相等,且没有电流通过。而当电路中任一相的电容器发生击穿故障时,两个星形中性点将会流过不平衡电流,达到整定值后,通过中性横差保护出口切除电容器断路器。在以往的大多数35kV降压变电站中,电容器保护装置都采用了这一保护方式。
2.2不平衡电压保护原理
通常在每一相电容器组的两端会装设放电PT的线圈,这样既能正确反映电容器两端的端电压以及内部故障后产生的不平衡电压,在电容器组与母线断开时放电PT又能作为一条通路将电容器中的剩余电荷尽快释放掉,从而保护人身和设备的安全。
不平衡电压保护的原理就是当把电压互感器作为电容器组的放电电阻时,PT的一次线圈与该电容器并联成为放电线圈,其二次线圈中的一套则接成开口三角接线,在开口处连接一只较低整定值的电压继电器。在系统正常运行时,所采得的三相电压较为平衡,开口处电压则为0,当某一相电容器发生故障时,三相电压不平衡,开口处就会出现零序电压,不平衡电压保护就是利用这个零序电压值来启动继电器并接通跳闸回路,切除整组电容器,从而起到保护电容器组的目的,因此该保护也被称为零序电压保护。目前,在新建的110kV降压变电站中普遍用不平衡电压保护来代替不平衡电流保护。
2.3不平衡电流保护与不平衡电压保护的应用范围
在2008年国家电网公司修订的Q/GDW212—2008《电力系统无功补偿配置技术原则》中:“7.1.2当35~110kV变电站为电源接入点时,按主变压器容量的15%~20%配置。”“7.2110(66)kV变电站的单台主变压器容量为40MVA及以上时,每台主变压器配置不少于两组的容性无功补偿装置。”
根据以上规定,本公司所管辖的变电站内电容器组容量的选择按主变容量的15%来配置。
以富锦站为例,该站为35kV降压变,三主变四分段接线,两台主变均为20MVA,每台主变带一个电容器组,则该电容器组的容量应为3000kvar,分为甲组(1800kvar)和乙组(1200kvar),电容器型号均为100kvar的BAM113?100?1W,即甲组有18台电容器,乙组则有12台,均采用双星形接线方式,因此该电容器保护中配置的是中性横差(即不平衡电流)保护。
另以110kV降压变罗智站为例,该站为三主变六分段接线模式,每台主变容量为80MVA,则该主变应配置12000kvar的电容器组,且不少于两组,若仍使用以往100kvar容量的电容器,需要120台电容器,占地面积较大,且不够经济,因此该站采用了容量334kvar的BAM113?334?1W电容器,分三组,容量分别为3006kvar(9台电容器)、4008kvar(12台电容器)、5010kvar(15台电容器),从每组电容器台数来看,仅能构成单星形接线,因此无法使用中性横差保护。而零序电压(不平衡电压)保护也能起到保护电容器的目的,在功能上可以取代不平衡电流保护。
2.4并联电容器组不平衡保护的优缺点
零序电压保护的优点是灵敏度高、动作可靠性强、占地面积小,且很好地利用了放电PT原本作备用的开口三角绕组,经济性显著提高,目前广泛应用于单星形接线的电容器组中。但是当母线的三相电压不平衡时,所采样到的零序电压如持续超过整定值,则可能造成保护发误动,且不能指示故障相位。
不平衡电流保护方式较为简单,当发生系统电压不平衡或单相接地故障等情况时,都不会引起误动作。但由于是通过两个星形中性点之间产生的差流来启动保护动作,因此不能够识别故障相且无法检测到三相平衡故障和两组对称的故障。就单个保护而言,不平衡电流保护比零序电压保护精度更高,但占地面积增大,且需另配置中性横差CT,与零序电压保护相较显得不够经济。
因此,选用何种并联电容器组不平衡保护,需综合考虑电网对保护灵敏度的要求、实际电容器所允许的接线方式以及经济性。为扬长避短,变电站内普遍采用不平衡保护与电容器过电流、过电压保护结合组成的整套保护装置,以提高动作准确性。
3结语
通过整套电容器组保护装置的配置,能够在电容器组发生故障时准确且及时地切除故障,随着变电站内主变扩容,所需无功补偿的容量增大,电容器的配置发生了明显的变化,其保护的手段也应作出相应的变化调整。经过对比发现,不平衡电压(零序电压)保护由于对电容器接线的要求较低,并且能降低新建以及日常维护成本,在今后的使用中更具有优势。
并联电阻范文3
因为并联分流与电阻的电压相等,并且根据公式I1R1=I2R2可以得出电流与电阻成反比。电阻元件的电阻值大小一般与温度,材料,长度,还有横截面积有关,衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数。
电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
(来源:文章屋网 )
并联电阻范文4
一、串、并联电路中的电流特点
1.探究串联电路中的电流
把用电器逐个顺次连接起来组成的电路叫串联电路.它的基本特征是整个电路只有一条回路,没有“分支点”.电流的方向是,电流从电源的正极流出,通过用电器流回电源的负极.那么在串联电路中各处的电流大小有怎样的关系呢?请同学们猜想:
(1)串联电路中电流通过用电器后可能越来越小;
(2)串联电路中电流通过用电器后可能越来越大;
(3)串联电路中电流大小通过用电器后可能不变.
如何设计和进行实验验证呢?
(1)按图1所示的电路图连接好电路.若测A处电流就把该处接线断开,把电流表串联接入A处,选择合适的量程,使电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出.闭合开关S,测出A处的电流为IA.然后用同样的方法测出B、C处的电流分别为IB、IC,并把测得的数据记录在表一中.
表一
(2)换上不同规格的小灯泡或改变电源电压,至少测量3组数据.若实验次数太少,得出的结论具有偶然性.
根据测得的多组实验数据分析,即可得出串联电路中的电流特点:串联电路中电流处处相等.表达式为:IA=IB=IC(或I1=I2,I1、I2分别表示为通过灯泡L1、L2的电流).
2.探究并联电路中的电流
把用电器并列地连接在电路的两点间所组成的电路叫并联电路.它的基本特征是由两条及以上支路组成,有“分支点”.每条支路都和干路形成回路,有几条支路,就有几条回路.那么在并联电路中各处的电流大小又有怎样的关系呢?请同学们再猜想:
(1)干路上的电流与各支路上的电流可能相等;
(2)干路上的电流可能等于各支路上的电流之和.
如何设计和进行实验验证呢?
(1)按图2所示电路连接好电路.在电路中的A、B、C处先后串联接入电流表,选择合适的量程,测出各处的电流大小分别为IA、IB、IC,并把测得的数据记录在表格中(设计实验记录表格同表一,略).
(2)换上不同规格的小灯泡或改变电源电压,再测量几组数据.
根据测得的多组实验数据分析,即可得出并联电路中的电流特点:干路中的电流等于各支路中的电流之和.表达式为:IA
=IB+IC(或I=I1+I2).
二、串、并联电路中的电压特点
1.探究串联电路中的电压
串联电路两端的总电压和各用电器两端的电压之间有什么关系呢?我们把电压类比为水压(水位差),猜想:串联电路两端的总电压可能等于各用电器两端的电压之和.
如何设计和进行实验验证呢?
(1)按图3所示的电路图连接好电路.先将电压表并联在L1的两端(即连接在A、B两点间),选择合适的量程,注意电压表“+”“-”接线柱接法正确.闭合开关S,测出L1两端的电压为U1.然后用同样的方法测出L2两端的电压为U2和A、C两点间的电压为U,并将测得的数据记录在表二中.
表二
(2)换上不同规格的灯泡或改变电源电压,再测几组数据.
分析测得的实验数据,即可得出串联电路中的电压特点:串联电路两端的总电压等于各用电器两端的电压之和.表达式为:U=U1+U2.
2.探究并联电路中的电压
在并联电路中,各支路两端的电压跟总电压之间有什么关系呢?猜想:并联电路两端的总电压可能跟各支路两端的电压相等.
如何设计和进行实验验证呢?
(1)按图4所示的电路图连接好电路.先将电压表并联在L1的两端,测出L1两端的电压U1.然后用同样的方法测出L2两端的电压U2和A、B两点间的电压U,并将测得的数据记录在表格中(设计实验记录表格基本同表二,略).
(2)换上不同规格的灯泡或改变电源电压,再测几组数据.
分析测得的实验数据,即可得出并联电路中的电压特点:并联电路两端的总电压和各支路两端的电压相等.表达式为:U=U1=U2.
三、串联分压与并联分流特点
1.串联电路的分压作用
如图5所示,电阻R1和R2串联,设电路中的电流为I,R1两端的电压为U1,R2两端的电压为U2,串联电路两端的总电压为U.
因为串联电路中电流处处相等,故通过R1和R2的电流相同,都为I.由欧姆定律得I=■=■,故■=■,这个公式称为分压公式.即在串联电路中,各个电阻分配的电压跟它们的阻值成正比.此规律也可以通过实验探究获得.
例1 一只小灯泡的额定电压为8V,正常发光时的电阻为20Ω,现将该小灯泡接在12V的电源上,为使其正常发光,应
联一个 Ω的电阻.
分析 小灯泡的额定电压为8V,而电源电压为12V,高于小灯泡正常工作时的电压,故不能直接接到电源上.我们应该想到串联电路具有分压作用,用一个电阻和小灯泡串联,分担多余的电压,就可以保证小灯泡正常工作.串联一个阻值多大的电阻呢?直接利用分压公式进行计算,也可以利用欧姆定律和串联电路电流电压特点进行计算.
解答 方法一:应串联一个电阻R,它应分担的电压为UR=U-UL=12V-8V=4V,
利用分压公式,得:■=■,
故R=■RL=■×20Ω=10Ω.
方法二:小灯泡的额定电压UL=8V,串联电阻分担的电压为UR=U-UL=12V-8V=4V,小灯泡正常发光时的电流是I=■=■
=0.4A,而串联电路中通过每个用电器的电流相等,故应串联一个阻值为R=■=■=10Ω的电阻.
2.并联电路的分流作用
如图6所示,电阻R1和R2并联在电压为U的电路中,设通过R1支路的电流为I1,通过R2支路的电流为I2.
因为并联电路中总电压和各支路两端的电压相等,故U=U1=U2.由欧姆定律得I1R1=I2R2,故■=■,这个公式称为分流公式.即并联电路支路中的电流跟它们的阻值成反比.此规律同样可以通过实验探究获得.
例2 一只量程为500mA的电流表表头,它的内阻只有0.2Ω,若要把它的量程扩大为3A,该怎样做?
分析 电流表表头的量程和内阻一般都很小,直接使用只能测量较小的电流.若要测量较大的电流,必须将表头和一个电阻并联.我们知道,并联电路有分流作用,通过与一个电阻并联,可以分走多余的电流,从而确保电流表表头的安全.我们使用的双量程电流表,就是将同一个表头和不同的电阻并联,从而扩大为不同的量程.
并联电阻范文5
在混联电路的学习中,对电路的分析和计算是很重要的一个内容,分析混联电路时应把电阻的混联电路分解为若干个串联和并联关系的电路,尤其对于初学者,如何弄清楚电路中电阻的连接情况,对电路进行分析和计算是个难点,而画电路的等效图,是分析电路的一种有效的方法,本文主要讲述对一些不能直观的看出其连接情况的混联电路,如何画出其等效图,从而能直观的分析电路的连接情况,并求出其等效电阻。
一、什么是混联电路
在一个简单的直流电路中,(负载电阻既不是串联关系,也不是并联关系的电路称为复杂电路),既有电阻的串联,又有电阻的并联,这种电路称为电阻的混联电路,例如图1中,4个电阻的连接关系,我们可以很直观的看出:R2与R3并联再与R1串,最后和R4并联。用式子表示为:(R1+R2//R3)//R4。在电工中,通常用“//”符号表示并联,用“+”表示串联,用括号表示连接的先后关系。
图1中4个电阻的连接关系是很直观的,所以我们能直接看出它们的连接关系。
二、什么是画等效图
我们再来看一下图2,这个电路画的比较复杂,尤其是对于初学者来讲,不易看清电阻的串、并联关系,那么这5个电阻是怎样一种连接方式呢?
对于这种不能直接看清电阻串、并联关系的电路,我们可以把它改画成如图1这种能直观地看出其连接关系的电路图。改画出来的电路图其电阻的连接方式与原图是相同的,只是画法不一样,所以叫画等效图。
三、怎样画等效图
1.那么怎样画等效图呢?通常通过下面三个步骤,就能很快地画出等效图,我们就以图2为例。
第一步:标字母。即在每个电阻两端都标上一个字母。
如图2所示R1两端分别有字母A、B;R2两端分别有字母A、C;R3两端分别有字母C、D;R4两端有字母B、D:R5两端标有字母A、B,这样第一步就完成了;
第二步:排字母。把所有字母水平排列,接线端的两个字母排在最两端(A、B这两个端子就是接线端)。
第三步:填电阻。把每个电阻都填入到它所对应的两个字母之间,如图3所示:R1在字母A、C之间,所以把A、C用导线连起来,并把R1填入到中间,依次类推,把R1-R5五个电阻填进去,这样整个等效图就完成了
通过图3,我们就可以很直观地看出这五个电阻的连接情况:
[(R3+R4)//R5+R2]//R1,R3与R4串联,再与R5并联,后与R2串联,最后与R1并联。
2.在第一步标字母时应注意的一点,由于我们通常把导线的电阻看作是零,所以如果电路中两点直接由导线连接,中间没有元件时,我们就认为导线上没有电压下降,这两点的电位是相同的,所以可以把这两点看作一个点,即如果电路中两点之间是直接由导线连接,中间没有其它元件,这样的点在标字母时,要标上同一字母,例如图4的电路。
通过标字母我们可以看出R1、R2、R3都接在A、B两点之间,所以这三个电阻是并联关系。
四、求等效电阻
还是以图2的电路为例,设R1=R2=R3=R4=R5=1%R,求A、B之间的等效电阻。
并联电阻范文6
【关键词】OrCAD电路仿真RLC串 并联电路电路参数
1 引言
伴随着大规模集成电路以及计算机技术的快速发展,特别是互联网+提出之后,利用计算机软件对电子电路进行分析与设计的方法越来越广泛的应用。目前OrCAD/Pspice电路设计软件是一个应用广泛的对电子线路进行分析设计的软件,它有强大的电路设计与仿真能力的能力,对电子线路进行直流、交流和瞬态分析,以及更为复杂的傅里叶分析、谐波失真分析操作简单,易于得到仿真结果。本文借助OrCAD/Pspice电路设计软件,通过分析RLC串、并联电路的频率响应对电路的频率特性的影响,调整RLC电路的元器件参量,进而对电路进行优化。
2 OrCAD/Pspice在RLC电子线路仿真中的优势作用
因为在RLC电路中有电容元件和电感元件,所以当给定得激励源的频率f发生改变时,RLC电路中的感抗和容抗相应的也会发生改变,进而影响电路的工作状态。严重的时候,RLC电路将不能正常工作,并对其他电路模块造成影响。例如当激励源的频率f的改变超过正常工作的范围时,RLC电路将会偏离其应该正常的工作范围,从而出现电路失效的状况,甚至电路被损坏。因此通过对电路的频率特性进行分析从而保证电路能正常工作就很重要。通过对OrCAD电路进行仿真,观察仿真图,对电路中的的重要功能和特性指标进行分析,这样就能找到合适的L、C的值,进而保证电路能正常工作。
3 RLC串联电路分析
3.1 RLC串联电路的交流扫描分析
交流扫描分析的输出波形图横纵轴分别表示的是激励源的频率和对应的电流大小。当电阻R=1Ω,感抗L=40mH,容抗C=0.25uF,交流电压源Ui=1V时,首先通过理论分析,当电路的频率f=f 0 =1.59 kHz时,RLC电路将会串联谐振。利用Pspice软件对电路进行交流分析,L、C值不变,改变电阻值R,得到电路在不同参数下的电流响应曲线。图1、2分别是RLC串联电路图和它在不同的电阻值R下电流随频率变化的曲线图,分析仿真图可知,当改变电阻的阻值时,RLC电路中的电流I将会发生变化,但谐振频率f不受影响。通过查阅资料知,RLC串联电路的品质因数为Q=ωR0L,由公式知,当电阻的阻值越小,质因数Q值越大,通频带则变得越窄,电路选择性越好,抑非能力越强。当RLC电路谐振时电感L和电容C上将会出现超过外加电压Q倍的高电压,它会对RLC串联电路造成严重破坏,因此需要避免RLC串联电路发生谐振。
3.2 RLC串联电路的瞬态分析
在不同信号的影响下,对RLC串联电路进行瞬态分析,图3是RLC串联电路,R1=2kΩ,L1=40mH ,C1=0.25uF,正弦电压源的电压为U=10V,电源频率f1=1.59kHz。
通过对RLC串联电路进行瞬态分析,观察到电阻的电流与电源的电压相位相同,如图4所示。图5为输出电压波形,当电路处于谐振状态,电阻上的电压等于电源的电压,而且电容电压与电感电压在相同的时刻对应的数值相等、极性相反,说明当RLC电路发生谐振时电容C和电感L没有从电源获取能量,而是两者之间发生了能量的相互传递。
4 RLC并联电路分析
4.1 RLC并联电路的交流扫描分析
RLC并联电路如图6所示,其中电阻R2=20kΩ,感抗L2=140mH,容抗C2=0.25uF,电流源I2=1A。当电路的频率
f==f 0=1.59kHz时,
U(N1)=1×20×103=20kV ,电路发生并联谐振。
图7时RLC并联电路发生谐振时电阻电流随频率变化的曲线,分析仿真图可以看出,电感的电流和电容的电流在相同时刻数值大小相等,相位相反,两者的和始终为0,电阻中流过的电流的最大值为I=1A。电流源的电压的最大值为20kV,如图8所示。
4.2 RLC并联电路的参数分析
在其他元件的参数不变,通过改变电路中某个元件值或某个模型参数使得电路的效应发生改变,通过分析比较,选取最优的方案进行电路设计。PSpice有参数分析的功能,通过设置好想要改变的元件值或模型参数,然后进行仿真,就可得到结果然后与原始结果进行分析比较优劣。对RLC并联电路的电阻值进行参数扫描分析容抗,选定感抗L2=1mH,C2=1000pF,恒流源的输出电流I2=1mA,对电阻值R2分别为 20kΩ,50kΩ和100kΩ时进行仿真分析,电路图如图9所示。
利用OrCAD/Pspice电路设计软件进行参数扫描分析,当电路的频f=1.59 kHz时,RLC并联电路发生并联谐振,如图 10所示。从图10中可看出,RLC并联电路的电阻值越大,品质因数Q(并联电路的品质因数 Q =ω0CR)R值越大,通频带越窄,电路的选择性越好。
5 结语
通过OrCAD/Pspice软件对RLC串、并联电路的频率特性的分析可知,针对不仅的信号源,当信号源的内阻很小时选取RLC串联谐振电路,这是选用的电阻的阻值越小,质因数Q值越大,电路选择性越好,而当信号源的内阻较大时,选取RLC并联电路,发生谐振时,选取的电阻阻值值越大,品质因数Q越大,通频带越窄,电路的选择性越好。
参考文献
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