在RLC电路,一个最基本的元素电阻器那电感器和电容器跨越一个电压供应。所有这些元素都是线性和被动的自然界。被动组件是那些消耗能量而不是生产它的人;线性元素是具有电压和电压之间线性关系的元件当前的。
有数量的方法可以通过电源连接这些元件,但最常用的方法是以串联或并行连接这些元素。这RLC电路在LC电路展示中,展示同样的共振属性,但在该电路中,由于电路中存在电阻器,振荡与LC电路相比,快速模拟。
系列RLC电路
当电阻器,电感器和电容器与电压源连接时,所形成的电路被称为系列RLC电路。
由于所有这些组件都串联连接,因此每个元素中的电流保持不变,
让V.R.是跨越电压电阻器,R.
V.L.是跨越电压电感器,L.
V.C是跨越电压电容器, C。
XL.是归纳电抗。
XC是电容电抗。
RLC电路中的总电压不等于电阻器,电感器和电容器上的等于电压的代数和;但是它是一个矢量总和,因为在电阻的情况下,电压与电流相同,对于电感器电压引导电流90O.对于电容器,电压在电流后面滞后于90O.。
因此,每个组件中的电压彼此不相位;所以他们无法算像地添加。下图显示了RLC电路系列的相位图。为了绘制RLC系列电路的相位图,将电流作为参考,因为在串联电路中,每个元件中的电流保持相同,并且参考公共电流矢量绘制每个组件的相应电压矢量。
RLC电路系列的阻抗
串联RLC电路的阻抗Z被定义为与电流随后电路的流动的相反抵抗性r,归纳电抗,xL.和电容电抗,xC。如果感应电抗大于电容电抗,则i.e xL.> X.C,RLC电路具有滞后相位角,并且电容电抗大于电感电抗,即xC> X.L.然后,RLC电路具有前导相位角,并且如果诱导和电容都相同,则I xL.= X.C然后电路将表现为纯电阻电路。
我们知道
在哪里,
替代价值
并行RLC电路
在并行RLC电路电阻器,电感器和电容器横跨电压电源并联连接。并联RLC电路与串联RLC电路完全相反。施加的电压在所有组件上保持不变,并且电源电流被分开。
从电源汲取的总电流不等于各个组件中流动的电流的数学和,但是它等于所有电流的矢量和,因为在电阻器中流动的电流,电感器和电容器不相同相互阶段;所以他们无法算像地添加。
并行RLC电路的相位图,iR.电流是在电阻器中流动的,r在安培中。
一世C电流是在电容器上流动的电流。
一世L.电流是在AMPS中流入电感的电流。
一世S.是放大器的电源电流。
在并行RLC电路中,所有组件并联连接;因此每个元素跨越电压。因此,对于绘制相量图,将电压作为参考向量和所有其他电流。i iR., 一世C, 一世L.被绘制相对于该电压矢量。可以使用每个元素的电流Kirchhoff的现行法律,这指出输入结或节点的电流之和等于离开该节点的当前的总和。
如上所示,在阻抗的等式中,并联RLC电路的Z;每个元素具有阻抗(1 / z)的倒数。准入如此,在并行RLC电路中,使用进入而不是阻抗是方便的。
RLC电路中的共振
在包含电感器和电容器的电路中,能量以两种不同的方式存储。
- 当电流在电感器中流动时,存储能量磁场。
- 当电容器充电时,能量存储在静电场中。
电感器中的磁场由电流构建,该电流由放电电容器提供。类似地,电容器通过通过折叠电感器的磁场产生的电流来充电,并且该过程继续开启和开启,导致电能在磁场和电场之间振荡。在某些情况下某些已知作为谐振频率的某些频率,电路的电感电抗变得等于电容电抗,这使得电能在电容器的电容器和磁场的电场之间振荡。这形成了谐波振荡器对于电流。在RLC电路,电阻器的存在使得这些振荡S在一段时间内消失,并且称为电阻器的阻尼效果。
谐振频率的公式
在共振期间,在某些频率,称为谐振频率,fR.。
当发生共振时,电路的电感电抗变得等于电容电抗,这导致电路阻抗在RLC电路串联的情况下最小;但是,当电阻器,电感器和电容器并联连接时,电路阻抗变为最大值,因此并联RLC电路有时称为防谐振器。注意,振动物体的最低谐振频率称为其基波频率
RLC电路系列差异和并联RLC电路之间的差异
S.NO. | RLC系列电路 | RLC并联电路 |
1 | 电阻器,电感器和电容串联连接 | 电阻,电感器和电容并联连接 |
2 | 每个元素中的电流相同 | 所有元件中的电流不同,总电流等于电流的每个分支的矢量和等于i. iS.2= I.R.2+(I.C- 一世L.)2 |
3. | 所有元件上的电压都不同,总电压等于每个组件的电压的矢量和等。S.2= V.R.2+(V.L.- V.C)2 | 每个元素跨越电压保持不变 |
4. | 用于绘制相位图,电流被视为参考矢量 | 用于绘制相量图,将电压作为参考向量 |
5. | 每个元素跨越电压:VR.= IR,VL.=我xL.,V.C=我xC | 每个元素中的电流由: 一世R.= v / r,我C= v / xC, 一世L.= v / xL. |
6. | 使用阻抗来计算计算更方便 | 使用进入计算更方便 |
7. | 在谐振时,xL.= X.C,电路具有最小阻抗 | 在谐振时,xL.= X.C,电路具有最大阻抗 |
RLC电路方程
考虑A.RLC电路具有电阻R,电感器L和电容器C串联连接并由A驱动电压源V.让Q是电容器上的电荷,电路中流动的电流是I.应用Kirchhoff的电压法
在这个等式中;抵抗性,电感那电容并且电压是已知量,但电流和电荷是未知的数量。我们知道电流是流动的电荷率,所以它是由
再次差异,我(t)= q'(t)
将上述等式与我们得到的“T”区分开来,
现在在时间t = 0,v(0)= 0且在时间t = t,v(t)= eO.sinωt.
与't'的差异差异为V'(t)=ωeO.Cosωt.
替换上述等式中的V'(T)的值
让我们说这个等式的解决方案是我P.(t)= ASIN(ωt - ǿ),如果我P.(t)是上方等式的解决方案,那么它必须满足这个等式,
现在替代我的价值P.(t)并区分它,我们得到了,
应用COS(A + B)的公式,并结合我们获得的类似术语,
匹配两侧的SIN(ωT - φ)和COS(ωt - φ)的系数,
现在我们有两个等式和两个未知的i.eφ和a,并通过划分上述两个方程,我们得到,
我们得到的平方和增加方程式
拉普拉斯变换的RLC电路分析
步骤1 :绘制给定电路的相量图。
第2步 :在RLC系列电路中使用Kirchhoff的电压法,RLC并联电路中的当前定律,在时域中形成微分方程。
第3步:用拉普拉斯变换将这些差分方程从时域转换为S域。
第四步 :用于查找未知变量,解决这些方程。
第5步:应用逆拉普拉斯变换以将来自S域的反复方程转换为时域。
RLC电路的应用
它被用作低通滤波器那高通滤波器那带通滤波器带停止过滤器,电压倍增器和振荡器电路。它用于调谐无线电或音频接收器。