RLC电路分析(系列和并联)

RLC电路,一个最基本的元素电阻器电感器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
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电路矢量图

RLC电路系列的阻抗

RLC电路矢量图
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

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
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。
RLC电路矢量图

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。

  1. 当电流在电感器中流动时,存储能量磁场
  2. 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.C2 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
系列RLC电路

在这个等式中;抵抗性,电感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: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高通滤波器带通滤波器带停止过滤器,电压倍增器振荡器电路。它用于调谐无线电或音频接收器。

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