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谐振电路在实际中的应用?

作者:机械网
文章来源:本站

  Minimize VA-rating of the converter. 本质上来说,原边谐振与否是不会影响无线输电传输的距离和功率的。因为只要输电板中有对应的电流大小就可以(或者叫Pad VA)。只是一种是通过谐振把电流提升到,例如,20amp 的pad VA。而另一种需要强行把电流提升到20amp 的pad VA。

  举例来说,如果传输1kw功率原边输电板中的电流是20amp,如果应用谐振,那原边只需要1.1kw的逆变器就够了(假设效率90%),忽略ESR,电路可以看成只有反射阻抗一个主要的阻抗。因为电感感抗jwL被电容容抗1/jwC所抵消,两者之间大小相等,相位差180°。320v输入电压仅需提供3.5amp电流。converter 的rating正常。

  而如果原边没有谐振,原边线amp电流副边在同样情况下才能接收1kw功率。但此时不但要克服电路中副边的反射阻抗,还需要克服电感的感抗,假设电感值是300uH,运行在85khz,即jwL为,2*pi*85000*0.0003=160ohm。这次忽略反射阻抗和ESR(都变次要因素了),而20*160=3200V,即是,用3200v强行把160ohm感抗拉出20amp电流,可以简单计算一下converter需要多少功率容量哈。

  并且即使运行在感性负载,电路中的损耗也会增大很多,因为VA rating 太大了。而以上两个系统在功率传输,和能传输的距离都是几乎相同的(在再忽略掉一些次要因素的条件下)。

  原理同样应用于副边接收端,也应用于四种基本谐振电路,ss,pp,ps,sp。因为耦合系数低才和变压器不一样,是都需要谐振的。而原副边任意一边不加入谐振而仍然使用原先的逆变器的话,就会看到传输功率极大下降,这也就是一般变压器拉开以后传输不过去功率的原因。

  再举个不恰当的例子,谐振像是往水塔中蓄水,只需要把水抽到高处水塔,任何一家低于这个高度的住户打开水管都有水了。期间,只需抵消了重力势能(有功)即可,不需要再有额外的麻烦。而不谐振,就像不管住户用不用水,都用水泵一直维持住户水管水压,那住户不开水管的时候,做的功都是白费的。

  留意到我国的一些早期论文只做了一半补偿,并把这种方式称作磁感应方式,是非常不对的。磁感应与磁共振,猫叫了咪,电路品质因数Q值不一样而已。早在一个世纪前,特斯拉在其早年的工作中已经使用原副边同时补偿的方式,并且强调例如低ESR,高Q值提升电路传输距离等。具体补偿和谐振包括品质因数等,可以查阅任一本《电路》教材。

  ——————————////////—————————-那么有没有不谐振的无线输电电路,实际工程当中是有的。据我所知,有一种高压输电监测设备,在50Hz,330kV导线附近使用,就没有补偿。一方面因为监测设备需要功率较小,另一方面频率太低了,补偿电容值会非常大,体积重量可能不可接受,可用LC谐振电路式计算 w=1/2pi*sqrt(LC)。

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