电工技能培训专题-电路-电路的频率响应.ppt

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1、第十一章电路的频率响应11.1网络函数11.2RLC串联电路的谐振11.3RLC串联电路的频率响应11.4RLC并联谐振电路6/1/20211基本要求掌握串联谐振与并联谐振的条件及其特征；了解品质因数Q的意义；一般了解电路的选择性及通频带。与其它章节的联系第九、十章的继续6/1/20212到目前为止，在正弦电路分析中，电源的频率都是常数。本章将分析电源频率的变化对电路中电压和电流的影响，分析结果就是频率响应。网络函数定义为：电路和系统的工作状态随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，或频率响应。无源网络I1(jw)+-+-ZLI2(j

2、w)U2(jw)U1(jw)....H(jw)=Esj(jw).Rk(jw).为描述频率特性，需要建立输入变量与输出变量之间的函数关系，这一函数关系称为网络函数。11.1网络函数6/1/20213H(jw)=为转移电压比；无源网络I1(jw)+-+-ZLI2(jw)U2(jw)U1(jw)....H(jw)=U1(jw).U2(jw).H(jw)=I1(jw).U2(jw).为转移阻抗；为转移导纳；H(jw)=I2(jw).U1(jw).I2(jw).I1(jw).为转移电流比；若激励与响应在同一端口：H(jw)=U1(jw).I1(jw)

3、.为输入阻抗。H(jw)=U1(jw).I1(jw).为输入导纳。网络函数不仅与电路结构、参数有关，还与输入输出变量的类型及端口对的相互位置有关。根据激励、响应是电压或电流，输入或输出，网络函数有多种类型：11.1网络函数6/1/20214引言：一个含有RLC的无源一端口，其端电压u与输入电流i一般是不同相的。如果改变C或L或电源频率f，使端口电压和电流达到同相，则电路中就发生了谐振现象，简称谐振。(谐振的定义)谐振可以发生在串联电路中，也可以发生在并联电路中，当然，在混联电路里也会发生谐振。谐振是正弦交流电路中可能发生的一种现象，在无线电

4、和电工技术中，一方面获得了广泛的应用，另一方面又可能产生危害。研究谐振的现象目的是掌握它的规律，在需要时加以利用，在产生危害时设法预防。11.2RLC串联电路的谐振6/1/20215或f0=1.串联谐振的条件+-+-RjwL+-.UR.UL.UCjwC1+-.US.I若谐振发生在串联电路中，就称为串联谐振。因为Z=R+j(XL+XC)所以当XL+XC=0时Z=R电流与电压同相。谐振条件wL=wC1谐振频率w0=LC1谐振频率仅由电路参数决定，这是电路的固有性质。因此谐振频率又称固有频率。每一个RLC串联电路，只有一个固有频率，由L、C决定，

5、与R无关。2pLC111.2RLC串联电路的谐振6/1/20216如果电路不满足谐振条件，通常称为失谐。而使电路产生谐振的方法叫做调谐。根据谐振频率表达式可知，调谐的方法有：(1)L、C不变，改变f，可用于L或C的测量；(2)电源频率f不变，改变L或C(常改变C)，常用于选择信号。2.谐振时的特征(1)电路端口电压与端口电流同相位；+-+-RjwL+-.UR.UL.UCjwC1+-.US.I11.2RLC串联电路的谐振6/1/2021711.2RLC串联电路的谐振(2)输入端阻抗Z(jω0)=R最小，且呈纯电阻。电路中的电流达到最大；

6、I(

7、jw0)

8、=

9、US(jw0)

10、R

11、Z(jw)

12、频响曲线Z(jw)=R+jwL-wC1ow

13、Z(jw)

14、XL=wLwC1X(w)XC=-w0R

15、Z(jw)

16、ww0，X为感性电抗。w=w0，X=0。6/1/20218wow0R1

17、I(jw)

18、

19、I(jw0)

20、

21、I(jw0)

22、R1R2

23、I(jw)

24、=US

25、Z(jw)

26、电流的特性11.2RLC串联电路的谐振(3)内部出现过电压现象虽然谐振时电抗电压UX(jw0)=0，但UL(jw0)UL(jw0)=w0LI(jw0)=w0LRUS=QUS和UC(jw0)分别不为零：U

27、C(jw0)=w0C1I(jw0)=w0C1RUS=QUSLQ=w0LR=w0CR1=R1C=USUL(jw0)=USUC(jw0)6/1/20219谐振时的相量图.I.UL.UR.UC.US为谐振电路的品质因数。+-+-RjwL+-.UR.UL.UCjwC1+-.US.I相当于短路w0L=w0C1＞R，Q＞1UL(jw0)=UC(jw0)＞US11.2RLC串联电路的谐振串联谐振可能会在L、C上引起高电压。所以串联谐振又称为电压谐振。串联谐振引起的高电压在无线电等工程领域十分有用。例如，用来选择接收信号。但是在电力工程中，输送的电压已经很

28、高，发生串联谐振可能会击穿L和C的绝缘，造成设备损坏。6/1/202110(4)谐振时功率关系有功功率为：P(jw0)=USI(jw0)=I2(jw0)R即电源向电路输送电阻消