并联谐振的特点与应用

并联谐振电路模型如图4-58所示。电感线圈等效成一个电阻和一个电感的串联，图中的电阻即为线圈的电阻。为了便于将并联谐振电路同串联谐振电路进行比较，对并联谐振电路同样定义其固有频率、特性阻抗和品质因数为

图4-58　并联谐振

1.谐振条件

串联谐振和并联谐振下

电路的复导纳为

并联谐振时，端口电压与端口电流同相，电路呈现纯电阻性，电路的电纳为零，即复导纳的虚部为零，则并联谐振的条件为

在实际电路中，由于满足Q≫1且ω0L≫R，上式可化简为

2.谐振频率

当Q≫1时，并联谐振电路发生谐振时的角频率和频率分别为

3.谐振特征

（1）谐振阻抗

谐振时，电路导纳为最小值，则电路阻抗为最大值，且是纯电阻。在电子技术中，因为Q≫1，所以并联谐振电路的谐振阻抗很大，一般在几十千欧至几百千欧之间。

（2）谐振端电压

若激励源为电流源，在电流源有效值不变的情况下，由于谐振时电路的阻抗为最大值，因而电路两端的电压最大。

（3）谐振电流（Q≫1），相量如图4-59所示。

式（4-85）表示两条支路的电流近似相等，均为总电流的Q倍，相位相反。因此，并联谐振又称为电流谐振。

图4-59　并联谐振电路的相量图

【技能训练】日光灯电路

技能：日光灯电路实验

日光灯电路见图4-60，主要是由灯管、镇流器、启辉器（也称启动器）、开关四部分组成。

图4-60　日光灯电路

1.电路组成

（1）日光灯管。日光灯管是一个在真空情况下充有一定数量的氩气和少量水银的玻璃管，管的内壁涂有荧光材料，两个电极用钨丝绕成，上面涂有一层加热后能发射电子的物质。管内氩气既可帮助灯管点燃，又可延长灯管寿命。各种形状的日光灯管如图4-61所示。

图4-61　常见日光灯管

（2）镇流器。镇流器又称为限流器。其作用是：在灯管启辉瞬间产生一个比电源电压高得多的自感电压帮助灯管启辉；灯管工作时限制通过灯管的电流不致过大而烧毁灯丝，即“升压和稳压”。20世纪70年代前的日光灯用的是电感式镇流器（用漆包线绕制在硅钢片上），如图4-62（a）所示。随着电子元器件的迅速发展，现在用得较多的是电子镇流器，如图4-62（b）所示。相比较电感式镇流器，电子镇流器具有省电、网络系统能效高、重量轻、噪声小的特点。

图4-62　镇流器

（a）电感式镇流器；（b）电子镇流器

（3）启辉器。启辉器由一个启辉管（氖泡）和一个小容量的电容组成。氖泡内充有氖气，并装有两个电极，一个是固定的静触片，另一个是用膨胀系数不同的双金属片制成的倒U形可动的动触片，启辉器在电路中起自动开关作用。电容是防止灯管启辉时对无线电接收机的干扰，如图4-63所示。

图4-63　启辉器

（a）启辉器；（b）启辉器原理图

2.工作原理

（1）启辉阶段。当接通电源瞬间，由于启辉器没工作，电源电压都加在启辉器内氖泡的两电极之间，电极瞬间击穿，管内的气体导电，使U形双金属片受热膨胀伸直而与固定电极接通。这时日光灯的灯丝通过启辉器的电极与电源构成一个闭合回路。灯丝因有电流（称为启动电流或预热电流）通过开始预热，水银蒸发变为水银蒸气，为管子导通创造了条件。同时，启辉器两端电极接通后电极间电压为零，无辉光，泡内冷却。当冷却到一定程度时，双金属片恢复到原来状态，与固定片分开。在此瞬间，回路中的电流突然断电，于是镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电压，连同电源电压一起加在灯管两端，使灯管内的惰性气体电离，管内发生弧光放电。辐射出紫外线，紫外线激励灯管内壁的荧光粉后发出可见光。由于灯管电压较低，不足以使启辉器再次启动。如果一次未能启动灯管，启辉器将反复通断，直到灯管正常工作为止。

（2）工作阶段。灯管启辉后，镇流器由于其高电抗，两端电压增大；启辉器两端电压大为减少，氖气不再辉光放电，电流由灯管内气体导电形成回路，灯管进入工作状态。在正常工作时灯管两端电压较低（30 W灯管的两端电压约80 V）。

3.安装工艺要求

① 镇流器与开关串接在相线（火线）上（相线先接开关，再接镇流器）。

② 启辉器与灯管两端灯脚并联。

③ 电源的零线与灯管的一端引线直接连接。(www.xing528.com)

④ 接头处连接要牢固，绝缘胶布包扎要规范，电线走向要有条理。

⑤ 灯管、镇流器、启辉器三者功率要一致。

4.安装步骤

① 根据元件明细表检查各个配件。

② 组装：把灯座、镇流器、启辉器座固定在灯架上。

③ 接线：按照图纸正确接线。

④ 固定灯架。

⑤ 安装灯管，通电试验。

5.故障排除

① 灯管出现故障：灯不亮而且灯管两端发黑，用万用表的电阻挡测量一下灯丝是否断开。

② 镇流器故障：一种是镇流器线匝间短路，其电感减小，致使感抗XL减小，使电流过大而烧毁灯丝；另一种是镇流器断路使电路不导通灯管不亮。

③ 启辉器故障：日光灯接通电源后，只见灯管两头发亮，而中间不亮，这是由于启辉器两电极碰黏在一起分不开或是启辉器内电容被击穿（短路），重新更换启辉器即可。

【注意事项】

① 启辉器、镇流器、灯管三者须配套。

② 因为所用灯架是金属材料的，应注意绝缘，以免短路或漏电，发生危险。

③ 灯管在使用过程中不可用湿布擦拭，以防触电。

④ 日光灯不能频繁启动，启动一次相当于点燃2 h。

⑤ 日光灯管被打破的同时，灯管中的汞蒸气大部分已经溢散出來，一旦经呼吸道进入人体，就会长存人体内，伤害神经系统。内含的汞及萤光粉会造成污染环境与土壤水质，因而灯管损坏后不要随意丢弃。

⑥ 注意安全文明生产。

【知识拓展】

1.普通日光灯的优点

① 比白炽灯省电。发光效率是白炽灯的5～6倍。

② 日光灯的发光颜色比白炽灯更接近日光，光色好，且发光柔和。

③ 白炽灯寿命短，普通白炽灯的寿命只有1 000～3 000 h。日光灯寿命较长。一般有效寿命是3 000～6 000 h。

2.LED（发光二极管）日光灯的优点

① 节能：亮度与普通灯管一致时节电3/4。

② 绿色环保：无紫外光、红外光等辐射，不含汞等有害物质。

③ 寿命长：正常使用为5万～8万小时。

④ 无噪声：无须镇流器、启辉器。

⑤ 无频闪：恒流工作，光线柔和，启动快，无闪烁，保护眼睛。

⑥ 色彩丰富：可制作各种发光颜色的灯管。

⑦ 适用范围广。

思考题

（1）RLC串联电路发生谐振的条件是什么？为什么在谐振时电路的电流最大？

（2）当电路工作在谐振频率时，电路是电阻性，那么当工作频率低于谐振频率或者高于谐振频率时，电路的性质分别是什么？

（3）并联电路在谐振时阻抗是最小还是最大？电流是最大还是最小？