串联谐振装置与原理

发布日期：2020-05-11　点击：1433次

四方国瑞电力是一家专业研发生产串联谐振耐压装置的厂家，本公司生产的串联谐振耐压装置

在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振耐压装置“高压设备供应商而努力。

一、串联谐振的定义和条件 

  在电阻、电感、电容串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫做串联谐振。  

  可以先做一个简单的实验，如图8-20所示，将：三个元件R、L和C与一个小灯泡串联，接在频率可调的正弦交流电源上，并保持电源电压不变。 

  实验时，将电源频率逐渐由小调大，发现小灯泡也慢慢由 暗变亮。当达到某一频率时，小灯泡最亮，当频率继续增加时， 又会发现小灯泡又慢慢由亮变暗。小灯泡亮度随频率改变而变 化，意味着电路中的电流随频率而变化。怎么解释这个现象呢? 

  在电路两端加上正弦电压U，根据欧姆定律有

二、串联谐振的特点 

（1）因为串联谐振时，LCXX，故谐振时电路阻抗为

（2）串联谐振时，阻抗最小，在电压U一定时，电流最大，其值为 

由于电路呈纯电阻，故电流与电源电压同相，

（3）电阻两端电压等于总电压。电感和电容的电压相等，其大小为总电压的Q倍， 即

  式中Q为串联谐振电路的晶质因数，其值为

  谐振电路中的品质因数，—般可达100左右。可见，电感和电容上的电压比电源电压大很多倍，故串联谐振也叫做电压谐振，线圈的电阻越小，电路消耗的能量也越小，则表示电路品质好，品质因数高；若线圈的电感量L越大，储存的能量也就越多,而损耗一定时,同样也说明，电路品质好，品质因数高。所以在电子技术中，由于外来信号微弱，常常利用串联谐振来获得一个与信号电压频率相同，但大很多倍的电压。 

（4）谐振时，电能仅供给电路电阻的消耗，电源电路间不发生能量转换，而电感与电容间进行着磁能和电能的转换。

三、串联谐振的应用 

  在收音机中，常利用串联谐振电路来选择电台信号，这个过程叫做调谐，如图8-21（a）所示。图8-21(b)是它的等效电路。

  当各种不同频率信号的电波在天线上产生感生电流时，电流经过线圈L1感应到线圈L2。如果振荡电路对某一信号频率发生谐振时，回路中该信号的电流最大，则在电容器两端产生一高于此信号电压Q倍的电压CU。而对于其它各种频率的信号，因为没有发生谐振，在回路中电流很小，从而被电路抑制掉。所以，可以改变电容C，以改变回路的谐振频率来选择所需耍的电台信号。

  各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备的交流耐压试验都必须严格按试验规程定期进行。在工频条件下，由于被试品电容量较大，或者试验电压要求较高，对试验装置的电源容量相应的也有较高的要求，传统的工频耐压装置往往单件体积大，重量重，不便于现场搬运，而且不便于任意组合，灵活性较差。比较好的方法是采用串联谐振的方法进行耐压试验。谐振装置既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又可满足低电压、大电流的设备试验条件要求，具有较宽的适用范围

  谐振装置工作原理

  谐振装置主要由变频控制器，励磁变压器，高压电抗器，高压分压器等组成。变频控制器又分两大类，20KW及以上为控制台式，20KW以下为便携箱式；它由控制器和滤波器组成。变频控制器主要作用是把幅值和频率都固定的380V或200V工频正弦交流电转变为幅值和频率可调的正弦波。并为整套设备提供电源。励磁变压器的作用是将变频电源输出的电压升到合适的试验电压。高压电抗器L是谐振回路重要部件，当电源频率等于1/(2π√LCX)时，它与被试品CX发生串联谐振。

谐振装置工作原理图

  例：35kV/300mm2电缆1000m，电容量≤0.19μF，试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。频率取43Hz，

  试验电流I=2πfCU试 =2π×43×0.19×10-6×52×103=2.7A

  对应电抗器电感量 L=1/ω2C=72H

 设计六节电抗器，电抗器单节为45kVA/45kV/1A/108H，通过单独或组合使用能输出90kV，180kV，和270kV，系统总容量为270kVA。

谐振装置电抗器使用关系表

总结：35kV/300mm2电缆1000m的选型结果是XZB-270kVA/270kV/45kV

  调频式串联谐振试验装置。

  谐振装置采用多级叠加的方式，多台电抗器可并联、串联使用，分压器既用来测量试验电压，也可以作为 小电容量试品的补偿电容，使得谐振频率可以在30～300Hz范围内完成多种电力设备的交流耐压试验。