串联谐振知识,个人总结

串联谐振：在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC＝XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。

当电路发生串联谐振时，电路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,电路中总阻抗最小，电流将达到最大值,电抗元件上的电压最高，所以又称为电压谐振。

生活中的许多地方都运用串联谐振的原理。

如变频串联谐振耐压试验装置就是运用串联谐振的原理设计的。

变频串联谐振试验装置由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。

被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号；调频功率输出经励磁变压器耦合给串联谐振回路，提供串联谐振的激励功率。

上海大帆电气DFVF3000变频串联谐振耐压装置.......明确名词：：阻抗包括电阻、容抗、感抗，电抗指的是电感，可以狭义理解为这样。

但实际上不是，两者有所区别。

电抗器与电感器,是两个即相互联系又几乎完全不同的两个概念. 虽然电感器也可以叫电感器,但是二者的应用领域以及工作原理是完全不同的，以下介绍电抗器与电感器的区别: 首先来认识一下电感器: 电感器是用绝缘导线绕制的各种线圈称为电感器，简称为电感。

电感器也是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。

电感的两个最主要的作用就是滤波(通直流，阻交流)和储能。

电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。

如果电感器中没有电流通过，则它阻止电流流过它;如果有电流流过它，则电路断开时它将试图维持电流不变。

电感器又称扼流器、电抗器。

电感器是一种常用的电子元器件。

当电流通过导线时，导线的周围会产生一定的电磁场，并在处于这个电磁场中的导线产生感应电动势——自感电动势，我们将这个作用称为电磁感应。

为了加强电磁感应，人们常将绝缘的导线绕成一定圈数的线圈，我们将这个线圈称为电感线圈或电感器，简称为电感。

电感器具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性。

直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻压降很小;当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感器的特性是通直流、阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。

电感器在电路中经常和电容器一起工作，构成LC滤波器、LC振荡器等。

另外，人们还利用电感的特性，制造了阻流圈等。

在电子设备中，我们经常可以看到有许多磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈作为电感线圈)，它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的屏蔽作用，故被称为吸收磁环。

磁环在不同的频率下有不同的阻抗特牲。

一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高后磁环的阻抗急剧变大。

大家都知道，信号频率越高，越容易辐射出去，而一般的信号线都是没有屏蔽层的，这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在原来传输的信号上，甚至会改变原来传输的有用信号，严重干扰电子设备的正常工作，因此降低电子设备的电磁干扰(EM)已经是必须考虑的问题。

在磁环作用下，即使正常有用的信号顺利地通过，又能很好地抑制高频于扰信号，而且成本低廉。

电抗器主要用于电力系统中的一种恒流和稳压的电力网中所采用的电抗器，实质上是一个无导磁材料的空心线圈。

在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流，如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。

因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。

由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。

按用途分为7种： ①限流电抗器。

串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。

②并联电抗器。

一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。

③通信电抗器。

又称阻波器。

串联在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。

④消弧电抗器。

又称消弧线圈。

接于三相变压器的中性点与地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。

⑤滤波电抗器。

用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值;也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消除电力电路某次谐波的电压或电流。

⑦起动电抗器。

与电动机串联，限制其起动电流。

电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。

然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器;有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。

在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。

电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。

电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器(电感器)和容抗器(电容器)统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称谓电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。

在电子电路常叫电感器，在电力系统中常叫电抗器。

调频式串联谐振试验装置的工作原理接线，交流220V工频电源，经变频控制单元输出30~200HZ频率可调的电压，送入励磁变压器，升压至0~1000V，经谐振电抗器L和被试品CX，构成高压主谐电路，电容分压器是纯电容式的，用来测量试验电压。

先由变频控制单元经励磁变压器向主谐振电路送入一个较低的电压Ue，调节变频控制单元的输出频率，当频率满足条件ΩL=1/ΩC，电路即达到谐振状态。

此时能在较小的励磁电压Ue下，使被试品CX上产生几十倍于Ue的电压UCX。

变频试验系统以串联谐振电路原理工作。

谐振点是由把频率变换器的频率调整到串联谐振电路的固有频率而达到的。

回路谐振后，输出的电压波形为纯正弦波，系统的频率取决于回路的L-C参数。

其中电抗器的电抗值是可调的，系统的频率取决于负载电容的大小，如上式。

可以根据CX的大小，适当调整电抗器的电感L 值，使得谐振频率固定在一个要求的范围内，从而满足必须在工频条件下进行交流耐压试验的试品的实验。

变频串联谐振的原理：我们已知，在回路频率f＝1/2π√LC时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。

Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。

先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。

由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。

变频串联谐振试验装置由变频控制箱、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。

变频串联谐振试验装置主要是利用电抗器和试品电容串联组成LC谐振回路，然后通过调 节输出频率，找到谐振点，在被试品上获得较高的试验电压。

变频串联谐振试验装置是 用小容量低电压的电源获得高电压大容量的输出，变频串联谐振试验装置是当前高压试 验的一种新方法，已得到广泛的应用。

调频电源——既可改变其输出频率，又可改变其输出电压。

励磁变压器——起耦合信号及电压变换的作用，并按自身变化来提升电压。

电抗器——与被试品串联，构成LC串联谐振电路。

电容分压器——测量被试品上的电压，并作为采样信号反馈给调频电源。

变频串联谐振成套装置是运用串联谐振原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电感L和试品C串联谐振，谐振电压即为加到试品上电压。

变频串联谐振成套装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。

串联谐振是指回路中LC串联两者阻抗之和刚好为0，所以整个回路呈纯电阻性，整个回路阻抗最小，电流将最大。

串联谐振的特点：电路阻抗最小，Z=R，电压一定时，电流最大，电容或电感两端电压为电源电压的Q倍电抗（感抗）：ωL电容（容抗）：1/ωC谐振时间：ωL=1/ωC品质因数Q=ωL/R,所谓品质因数如果为28,那么并联的谐振电路就是电流减少了28倍;如果是串联的谐振电路,那么就是电压增加了28倍. 、串联谐振中，jwL=1/jwc。

所以，串联的电容电感相当于一根导线，其阻抗为0。

这样，电阻两端的电压就是电源电压。

即Ur=U。

品质因数Q=Ul/U=Uc/U品质因数(Q因数) quality factor 表征一个储能器件(如电感线圈、电容等)、谐振电路所储能量同每周损耗能量之比的一种质量指标。

元件的Q值愈大,用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。

电抗元件的Q值等于它的电抗同等效串联电阻的比值。

对于无辐射系统,如Z=R+jX,则Q =|X|/R Q=无功功率/有功功率谐振回路的品质因数为谐振回路的特性阻抗与回路电阻之比。

在串联电路中，电路的品质因数Q有两种测量方法，一是根据公式Q=UL/U0=Uc/U0测定，Uc与UL分别为谐振时电容器C与电感线圈L上的电压；另一种方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f2-f1，再根据Q=f0/(f 2-f1)求出Q值。

式中f0为谐振频率，f2与f1是失谐时，亦即输出电压的幅度下降到最大值的1/√2（=0.707)倍时的上、下频率点。

Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。

在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，与信号源无关。

串联谐振就是指作为激励电压源以某一频率加到由电阻，电容，电感串联的电路（任何实际电路都可以等效为这种戴维南电路模型）两端时，总的感抗为零，此时的激励源相当于直接加在电阻上，用此时的感抗或容抗与电路中的电阻相比，其比值就是品质因数了。

品质因数但是不可以小于零、如果小于零则电路会出现自激震荡。

参考资料来源于：中国电力试验设备网。

交流耐压和直流耐压都是耐压试验,是鉴定电力设备绝缘强度的方法。

绝缘预防性试验 电气设备绝缘预防性试验是保证设备安全运行的重要措施，通过试验，掌握设备绝缘状况，及时发现绝缘内部隐藏的缺陷，并通过检修加以消除，严重者必须予以更换，以免设备在运行中发生绝缘击穿，造成停电或设备损坏等不可挽回的损失。

绝缘预防性试验可分为两大类：一类是非破坏性试验或称绝缘特性试验，是在较低的电压下或用其他不会损坏绝缘的办法来测量的各种特性参数，主要包括测量绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗角正切值等，从而判断绝缘内部有无缺陷。

实验证明，这类方法是行之有效的，但目前还不能只靠它来可靠的判断绝缘的耐电强度。

另一类是破坏性试验或称耐压试验，试验所加电压高于设备的工作电压，对绝缘考验非常严格，特别是揭露那些危险性较大的集中性缺陷，并能保证绝缘有一定的耐电强度，主要包括直流耐压、交流耐压等。