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1、串聯(lián)諧振電路實(shí)驗(yàn)原理_串聯(lián)諧振的特點(diǎn)_串聯(lián)諧振的原理圖 串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置又叫串聯(lián)諧振，分為調(diào)頻式和調(diào)感式。一般是由變頻電源、勵磁變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構(gòu)成串聯(lián)諧振連接方式；分壓器并聯(lián)在被試品上，用于測量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護(hù)信號。 在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時電路的阻抗Z=√R+（XC-XL）=R，電路中總阻抗最小，電流將達(dá)到最大值
2、?！ 〈?lián)諧振的特點(diǎn) 電路呈純電阻性，端電壓和總電流同相，此時阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產(chǎn)生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯(lián)諧振也稱電壓諧振。在電力工程上，由于串聯(lián)諧振會出現(xiàn)過電壓、大電流，以致?lián)p壞電氣設(shè)備，所以要避免串聯(lián)諧振。在電感線圈與電容器并聯(lián)的電路中，出現(xiàn)并聯(lián)電路的端電壓與電路總電流同相位的現(xiàn)象，叫做并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振電路總阻抗最大，因而電路總電流變得最小，但對每一支路而言，其電流都可能比總電流大得多，因此電流諧振又稱電流諧振。并聯(lián)諧振不會產(chǎn)生危及設(shè)備安全的諧振過電壓，但每一支路會產(chǎn)生過電流?！?/p>
3、 串聯(lián)諧振原理 我們已知，在回路頻率 時，回路產(chǎn)生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統(tǒng)品質(zhì)因素，即電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十到一百以上。先通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。 串聯(lián)諧振電路的特征圖解 1.電路阻抗Z最小，且為純電阻，即Z=R?！ ≈C振時諧振時，阻抗的虛部為零值，阻抗角為零?！ ?.電路中的電流I達(dá)到最大值（US一
4、定），且與電源電壓同相位?！ ‰娐钒l(fā)生串聯(lián)諧振時的電流稱為諧振電流，用I0表示?！ ‘?dāng)電源電壓一定時： 可根據(jù)RLC串聯(lián)電路的電流是否達(dá)到最大來判斷電路是否發(fā)生了串聯(lián)諧振?！ ?.L、C上電壓大小相等，方向相反，相互抵消?！ t： 因此串聯(lián)諧振又稱電壓諧振?！ ≈C振時電感和電容兩端的等效阻抗為0，相當(dāng)于短路。 4.電阻上的電壓等于電源電壓，達(dá)到最大值?！ ?.功率問題 （1）有功功率為 電源發(fā)出的功率就是電路電阻消耗的功率，且功率最大?！ 。?）功率因數(shù) ?。?）無功功率為 諧振時，電路不從
5、外部吸收無功功率，但電路內(nèi)部的電感與電容之間周期性地進(jìn)行磁場能量與電場能量的交換。 ?。?）電路的復(fù)功率： 6.能量問題 電容和電感上的總能量為 諧振時，設(shè)： 則： 串聯(lián)諧振時的電磁場能量 諧振時，電感電容儲能的總值與品質(zhì)因數(shù)的關(guān)系： 品質(zhì)因數(shù)Q是反映諧振回路中電磁振蕩程度的量?！ ≈C振時，電感、電容無功功率與電路有功功率關(guān)系： 諧振時，電感或電容中的無功功率與電路有功功率比值即為品質(zhì)因數(shù)?！ 〈?lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)裝置工作原理分析 1、串聯(lián)諧振系統(tǒng)介紹 串聯(lián)諧
6、振試驗(yàn)系統(tǒng)裝置是利用在工作頻率下電抗器的感抗和電纜電容的容抗產(chǎn)生諧振的原理來產(chǎn)生高電壓的。典型的串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的簡化線路如圖2a所示，可調(diào)自耦變壓器T1為勵磁變壓器T2提供一個可變的工作電壓，T2供給諧振回路功率，并將試品回路與電源回路隔開，電容器C代表試品電容及其它并聯(lián)電容，例如電壓分壓器電容、套管電容等等。電感L代表可變電抗器，其電感量L調(diào)節(jié)至抵消電容C的容抗時，回路將達(dá)到諧振狀態(tài)?！ D2b所示的是串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的等效電路，假定勵磁變壓器無損耗，它的漏感集中到電抗器L的電感內(nèi)，系統(tǒng)的總損耗用串聯(lián)電阻R表示，
7、則可得 式中：Uc為電容電壓；U為勵磁變壓器輸出電壓；XL為電抗器的感抗；Xc為系統(tǒng)容抗；R為系統(tǒng)總損耗?！ ≡谥C振狀態(tài)下 式中：ω為電源角頻率；Q為諧振回路的品質(zhì)因素?！ τ诟哔|(zhì)量電容性負(fù)載，典型系統(tǒng)的Q值在50-80之間。在諧振狀態(tài)下，諧振回路中的電流I與勵磁變壓器電壓U同相。因此輸入功率為存有功率P，即cosφ=1，P=UIcosφ=UI?！ ≡谥C振狀態(tài)下，電容負(fù)載C上的無功功率Wc為 Wc=UcI=QUI=QP（3） 因此，饋電回路元件，如斷路器、調(diào)壓器、接觸器等的額定容量降到了所需無功功率的1
8、/Q，大大降低了對供電系統(tǒng)的要求?！ ?、串聯(lián)諧振畸變 前面已經(jīng)假定了在穩(wěn)態(tài)條件下輸入電壓無畸變，電壓增益函數(shù)，即Uc對U之比可以表示為 該函數(shù)可以簡化成 式中：n為輸入電源頻率的諧波（n》l）。 所以，當(dāng)串聯(lián)諧振回路在輸入電源頻率下（n=1）調(diào)諧時，會產(chǎn)生產(chǎn)生很大的電壓增益，減弱了輸人電源頻率各
