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(lì)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(cè)量被試品上的諧振電壓，并作過(guò)壓保護(hù)信號(hào)。

　　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(shí)，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(shí)電路的阻抗Z=√R^2 +（XC-XL）^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達(dá)到最大值。

　　串聯(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(shí)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(huì)出現(xiàn)過(guò)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(duì)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(huì)產(chǎn)生危及設(shè)備安全的諧振過(guò)電壓，但每一支路會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流。

　　串聯(lián)諧振原理

　　我們已知，在回路頻率

　　時(shí)，回路產(chǎn)生諧振，此時(shí)試品上的電壓是勵(lì)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(guò)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。

　　諧振時(shí)諧振時(shí)，阻抗的虛部為零值，阻抗角為零。

　　2.電路中的電流I達(dá)到最大值（US一定），且與電源電壓同相位。

　　電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)的電流稱為諧振電流，用 I0 表示。

　　當(dāng)電源電壓一定時(shí)：

　　可根據(jù)RLC串聯(lián)電路的電流是否達(dá)到最大來(lái)判斷電路是否發(fā)生了串聯(lián)諧振。

　　3.L、C上電壓大小相等，方向相反，相互抵消。

　　則：

　　因此串聯(lián)諧振又稱電壓諧振。

　　諧振時(shí)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。

　　5.功率問(wèn)題

　?。?）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。

　　（2）功率因數(shù)

　?。?）無(wú)功功率為

　　諧振時(shí)，電路不從外部吸收無(wú)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(chǎng)能量與電場(chǎng)能量的交換。

　　（4）電路的復(fù)功率：

　　6.能量問(wèn)題

　　電容和電感上的總能量為

　　諧振時(shí)，設(shè)：

　　則：

　　串聯(lián)諧振時(shí)的電磁場(chǎng)能量

　　諧振時(shí)，電感電容儲(chǔ)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。

　　諧振時(shí)，電感、電容無(wú)功功率與電路有功功率關(guān)系：

　　諧振時(shí)，電感或電容中的無(wú)功功率與電路有功功率比值即為品質(zhì)因數(shù)。

　　串聯(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(lái)產(chǎn)生高電壓的。典型的串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化線路如圖2a所示，可調(diào)自耦變壓器T1為勵(lì)磁變壓器T2提供一個(gè)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(shí)，回路將達(dá)到諧振狀態(tài)。

　　圖2b所示的是串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的等效電路，假定勵(lì)磁變壓器無(wú)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，則可得

　　式中：Uc為電容電壓；U為勵(lì)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。

　　在諧振狀態(tài)下

　　式中：ω為電源角頻率；Q為諧振回路的品質(zhì)因素。

　　對(duì)于高質(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(lì)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。

　　在諧振狀態(tài)下，電容負(fù)載C上的無(wú)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(wú)功功率的1/Q，大大降低了對(duì)供電系統(tǒng)的要求。

　　2、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(wú)畸變，電壓增益函數(shù)，即Uc對(duì)U之比可以表示為

　　該函數(shù)可以簡(jiǎn)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(shí)，會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生很大的電壓增益，減弱了輸人電源頻率各次諧波對(duì)系統(tǒng)的影響。這種串聯(lián)諧振回路典型的諧波畸變水平總低于0.5%。

　　3、串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的暫態(tài)計(jì)算

　　一個(gè)串聯(lián)諧振回路，由閃絡(luò)產(chǎn)生的電弧熄滅所引起的輸出電壓的恢復(fù)速率是很慢的，該恢復(fù)電壓可用下式表示

　　在公式（5）中，時(shí)間t是從電弧熄滅瞬間算起，指數(shù)ωt/2Q可以用閃絡(luò)后的周波數(shù)N這一變量改寫成

　　ωt/2Q=Nπ/Q （6）

　　當(dāng)Nπ/Q≈3或者當(dāng)N≈Q時(shí)，式（5）給出的電壓Uc（t）將恢復(fù)到原值的96%，因此，經(jīng)一次閃絡(luò)后大約需Q個(gè)周波，電源才能將負(fù)載電容充電到全電壓，通常，試驗(yàn)裝置的過(guò)載保護(hù)在遠(yuǎn)未達(dá)到這個(gè)數(shù)值之前便已動(dòng)作了。

　　4、串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)諧

　　通過(guò)調(diào)節(jié)電抗器鐵芯氣隙，使電抗器的電感量連續(xù)地從鐵芯完全閉合時(shí)的最大值改變到鐵芯完全打開時(shí)的最小值（通常，電抗器能在4%至90%的鐵芯氣隙范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧），當(dāng)電抗器感抗與回路容抗相等時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到諧振。此時(shí)

　　ωL=1/ωC

　　式中：L為電抗器電感；C為負(fù)載電容；ω為角頻率（ω=2πf，f為輸入電源頻率）。

　　以上是對(duì)串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)裝置工作原理的簡(jiǎn)單分析，武漢鼎升電力自動(dòng)化有限責(zé)任公司是串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的生產(chǎn)廠家，我公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置榮獲多項(xiàng)國(guó)家技術(shù)專利，經(jīng)各省級(jí)計(jì)量技術(shù)研究院等機(jī)構(gòu)認(rèn)證?？砂纯蛻粢筇厥舛ㄖ?0KV、35KV、110KV、220KV、500KV電壓等級(jí)的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置。DAXZ串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預(yù)防性試驗(yàn)，串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)人機(jī)交互界面友好。