技術(shù)天地
串聯(lián)諧振裝置與原理
發(fā)布日期：2020-05-11 點(diǎn)擊：1615次
四方國(guó)瑞電力是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振耐壓裝置的廠家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振耐壓裝置
在行業(yè)內(nèi)都廣受好評(píng)，以打造最具權(quán)威的“串聯(lián)諧振耐壓裝置“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。
一、串聯(lián)諧振的定義和條件
在電阻、電感、電容串聯(lián)電路中，當(dāng)電路端電壓和電流同相時(shí)，電路呈電阻性，電路的這種狀態(tài)叫做串聯(lián)諧振。
可以先做一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，如圖8-20所示，將：三個(gè)元件R、L和C與一個(gè)小燈泡串聯(lián)，接在頻率可調(diào)的正弦交流電源上，并保持電源電壓不變。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，將電源頻率逐漸由小調(diào)大，發(fā)現(xiàn)小燈泡也慢慢由 暗變亮。當(dāng)達(dá)到某一頻率時(shí)，小燈泡最亮，當(dāng)頻率繼續(xù)增加時(shí)， 又會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡又慢慢由亮變暗。小燈泡亮度隨頻率改變而變 化，意味著電路中的電流隨頻率而變化。怎么解釋這個(gè)現(xiàn)象呢?
在電路兩端加上正弦電壓U，根據(jù)歐姆定律有
二、串聯(lián)諧振的特點(diǎn)
（1）因?yàn)榇?lián)諧振時(shí)，LCXX，故諧振時(shí)電路阻抗為
（2）串聯(lián)諧振時(shí)，阻抗最小，在電壓U一定時(shí)，電流最大，其值為
由于電路呈純電阻，故電流與電源電壓同相，
（3）電阻兩端電壓等于總電壓。電感和電容的電壓相等，其大小為總電壓的Q倍， 即
式中Q為串聯(lián)諧振電路的晶質(zhì)因數(shù)，其值為
諧振電路中的品質(zhì)因數(shù)，—般可達(dá)100左右?？梢?jiàn)，電感和電容上的電壓比電源電壓大很多倍，故串聯(lián)諧振也叫做電壓諧振，線圈的電阻越小，電路消耗的能量也越小，則表示電路品質(zhì)好，品質(zhì)因數(shù)高；若線圈的電感量L越大，儲(chǔ)存的能量也就越多,而損耗一定時(shí),同樣也說(shuō)明，電路品質(zhì)好，品質(zhì)因數(shù)高。所以在電子技術(shù)中，由于外來(lái)信號(hào)微弱，常常利用串聯(lián)諧振來(lái)獲得一個(gè)與信號(hào)電壓頻率相同，但大很多倍的電壓。
（4）諧振時(shí)，電能僅供給電路電阻的消耗，電源電路間不發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，而電感與電容間進(jìn)行著磁能和電能的轉(zhuǎn)換。
三、串聯(lián)諧振的應(yīng)用
在收音機(jī)中，常利用串聯(lián)諧振電路來(lái)選擇電臺(tái)信號(hào)，這個(gè)過(guò)程叫做調(diào)諧，如圖8-21（a）所示。圖8-21(b)是它的等效電路。
當(dāng)各種不同頻率信號(hào)的電波在天線上產(chǎn)生感生電流時(shí)，電流經(jīng)過(guò)線圈L1感應(yīng)到線圈L2。如果振蕩電路對(duì)某一信號(hào)頻率發(fā)生諧振時(shí)，回路中該信號(hào)的電流最大，則在電容器兩端產(chǎn)生一高于此信號(hào)電壓Q倍的電壓CU。而對(duì)于其它各種頻率的信號(hào)，因?yàn)闆](méi)有發(fā)生諧振，在回路中電流很小，從而被電路抑制掉。所以，可以改變電容C，以改變回路的諧振頻率來(lái)選擇所需耍的電臺(tái)信號(hào)。
各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發(fā)電機(jī)及其它容性設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)都必須嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)程定期進(jìn)行。在工頻條件下，由于被試品電容量較大，或者試驗(yàn)電壓要求較高，對(duì)試驗(yàn)裝置的電源容量相應(yīng)的也有較高的要求，傳統(tǒng)的工頻耐壓裝置往往單件體積大，重量重，不便于現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)，而且不便于任意組合，靈活性較差。比較好的方法是采用串聯(lián)諧振的方法進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。諧振裝置既可滿足高電壓、小電流的設(shè)備試驗(yàn)條件要求，又可滿足低電壓、大電流的設(shè)備試驗(yàn)條件要求，具有較寬的適用范圍
諧振裝置工作原理
諧振裝置主要由變頻控制器，勵(lì)磁變壓器，高壓電抗器，高壓分壓器等組成。變頻控制器又分兩大類，20KW及以上為控制臺(tái)式，20KW以下為便攜箱式；它由控制器和濾波器組成。變頻控制器主要作用是把幅值和頻率都固定的380V或200V工頻正弦交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉岛皖l率可調(diào)的正弦波。并為整套設(shè)備提供電源。勵(lì)磁變壓器的作用是將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗(yàn)電壓。高壓電抗器L是諧振回路重要部件，當(dāng)電源頻率等于1/(2π√LCX)時(shí)，它與被試品CX發(fā)生串聯(lián)諧振。
諧振裝置工作原理圖
例：35kV/300mm2電纜1000m，電容量≤0.19μF，試驗(yàn)頻率為30-300Hz,試驗(yàn)電壓52kV。頻率取43Hz，
試驗(yàn)電流I=2πfCU試 =2π×43×0.19×10-6×52×103=2.7A
對(duì)應(yīng)電抗器電感量 L=1/ω2C=72H
設(shè)計(jì)六節(jié)電抗器，電抗器單節(jié)為45kVA/45kV/1A/108H，通過(guò)單獨(dú)或組合使用能輸出90kV，180kV，和270kV，系統(tǒng)總?cè)萘繛?70kVA。
諧振裝置電抗器使用關(guān)系表
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設(shè)備組合 被試品對(duì)象 |
電抗器 45kVA/45kV六節(jié) |
激勵(lì)變壓器輸出端選擇 |
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35kV/300mm2 電纜1000m |
使用電抗器二節(jié)串聯(lián)三組并聯(lián) |
3kV |
總結(jié)：35kV/300mm2電纜1000m的選型結(jié)果是XZB-270kVA/270kV/45kV
調(diào)頻式串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置。
諧振裝置采用多級(jí)疊加的方式，多臺(tái)電抗器可并聯(lián)、串聯(lián)使用，分壓器既用來(lái)測(cè)量試驗(yàn)電壓，也可以作為 小電容量試品的補(bǔ)償電容，使得諧振頻率可以在30～300Hz范圍內(nèi)完成多種電力設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)。
