目录
Ⅰ安全事项 (1)
Ⅱ技术改进 (1)
Ⅲ订货注意事项 (1)
Ⅳ使用说明 (2)
1、串联变频谐振的主要用途及优越性 (2)
1.1主要用途 (2)
1.2优越性 (2)
1.3与工频设备功率对比说明 (3)
2、主要功能特点 (3)
3、主要技术指标 (4)
4、关于串联变频谐振的理论基础 (5)
5、装置现场使用前的准备及注意事项 (6)
6、装置面板说明 (8)
7、装置使用接线及操作说明 (9)
7.1电力电缆的变频串联谐振耐压试验 (9)
7.1.1电力电缆试验接线图 (9)
7.1.2 电力电缆试验电抗器选配则 (10)
7.1.3 电力电缆长时间（1小时）试验 (11)
7.2发电机定子绕组交流耐压试验 (12)
7.2.1 发电机定子电容值每相范围，各种试验方法优缺点及试验标准 (12)
7.2.2 举例说明发电机与变频串联谐振试验装置的计算方法与步骤 (13)
7.2.3注意事项 (14)
7.3 变压器、GIS的交流耐压试验 (14)
7.3.1 常见变压器绕组电容值 (14)
7.3.2 变压器、GIS的交流耐压试验标准 (15)
7.4配置原则 (16)
7.5新型电抗器性能参数 (16)
7.6操作使用说明 (19)
8、装箱清单 (22)
9、附录：新国标及部分省市串联变频试验规定（程） (22)
Ⅰ安全事项
1、应严格遵守高压耐压试验的相关安全要求；
2、所有高压引线应保证足够安全距离；
3、变频源接地端、励磁变高压尾端、分压器接地端、补偿电容器接地端、试品接地端均应
可靠接地；
4、励磁变输出到电抗器的连接线，当使用励磁变＞700V端子时，必须使用专用高压引线；
当使用普通引线时，应保证浮地以免该线被击穿造成试验无法进行；
电抗器并联工作时，其低压侧的并联连接线亦应浮地；
5、进线电源插座及电缆均应保证足够功率余量及截面；
6、保证人身安全距离；
7、尽可能避免高压引线产生电晕。
8、若在无电源现场使用发电机时，应保证：
变频源使用的是220V电源时，发电机功率=励磁变功率×2
变频源使用的是380V电源时，三相发电机功率=励磁变功率×2
单相发电机功率=励磁变功率×6
9、特别注意：为适应高等级电压与低等级电压精度，配置两个分压器时，使用前应根据不同的分压器在“系统设置”菜单下选择合适的系统，系统必须与分压器上的标识一致，否则试验中的电压显示与实际会不符，严重的会烧毁设备或试品。
Ⅱ技术改进
我们公司产品为了不断满足广大用户新的要求一直在不断改进当中，小的改进可能先于说明书完成，敬请谅解！！
Ⅲ订货注意事项
GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》规定6/10KV-500kV电缆交接试验采用20—300Hz串联变频谐振交流耐压试验。6/10KV /5分钟，35KV及以上交接试验为60分钟。而电缆预防性试验20—300Hz交流耐压试验各地规定时间稍有区别，一般为5分钟。其它容性电力设备的交接及预防性交流耐压试验均可采用变频谐振，时间为1分钟。我公司设备均可满足，请在订货时特别注明！！！
Ⅳ使用说明
1、串联变频谐振的主要用途及优越性
1.1 主要用途
作为工频耐压试验的最佳等效方法之一的变频谐振试验方法主要用于对大电容值的容性电力设备的现场交流耐压试验，这类电力设备包括交联聚乙烯中低压/高压/超高压电力电缆(XLPE)、全封闭高压组合电器(GIS)、发电机定子、大型变压器、架空电力线路、电力电容器等。
1.2 优越性
以上电力设备其交接或预防性试验都要求进行工频耐压试验，但由于试品电容量大，使得试验设备功率巨大，体积庞大，现场试验非常困难。可替代的调感式工频并联谐振试验装置也由于设备笨重复杂，以前也仅主要用于对发电机定子的耐压试验。对电缆的直流高压试验，也随着XLPE电缆的普及而被主管部门禁止或不推荐。而代之以轻便、简单的串联变频谐振方式进行容性试品的交流耐压试验成为流行趋势，并迅速被各个行业所接受。
当然这一切的实现得益于单片机技术、大功率电力电子技术的快速发展，否则是没有技术上的可行性的。
现就XLPE试验的几种主要方法做一对比说明。明显可以看出被国内、外有关标准化机构和专家推荐的串联变频谐振试验的优越性。
串联变频谐振高压试验用于XLPE的优越性
*个别省、区规定交接试验为60分钟。
** GB50150—2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》不推荐用0.1Hz方法。
1.3举例就工频试验装置与变频谐振试验装置所需设备功率对比说明
XLPE 电缆参数：8.7/10kV 300mm 2 单位电容量：0.37uF/km
变频与工频功率容量对比
① 通过配置适当的电抗器使Q ≥35倍 Hz f 50~400=分别进行计算 ② 8.7/10kV 、300mm 2、XLPE 、C=0.37μF /km
0ω=
LC
1
=
0f π
21×LC
1
=
Q R
L
W C L R 01=
fcU fc U Z U
I ππ221/=???
? ??==
??
???=?===Q UI I Q U P UI
P UI P 对谐振对工频
2、 主要功能特点
设计充分体现人性化，设置参数自动记忆，内置存贮器存贮试验数据，自动日历时钟，USB 接口，前换纸面板式打印机。励磁变输出直接连接，不需现场串并联。
三套指示系统，直观、简单、可靠。
①反射式大屏幕LCD（240×128）汉显，实时提示设置情况，试验条件，试验参数，试验状态，保证野外清晰直观。
②大表盘指针表指示试验电压、电流双保险。
③LED指示灯指示设备工作状态，保护状态。
全自动，半自动两种工作方式适合各种现场及不同工作习惯。
大功率IGBT模块、关键电子器件均采用进口名牌产品，保证装置工作可靠性。
过流、过热、过压、欠压自诊断并指示，保护功能齐全。
内置存贮器、可随时存贮试验数据，掉电不丢失。
内置自动日历时钟，并有数字秒表自动计时，可带日历存贮、打印，方便实用。
内置前换纸面板式打印机，可随时打印试验数据，换纸方便。
升降压均按传统高压试验要求由单片机自动控制。
USB接口，可连接计算机以进行数据处理。
成套装置实际上是一套集多种先进技术为一体的大功率变频稳压电源，输出不随电源波动。
配套的励磁变、电抗器、谐振补偿电容器、分压器均为干式，重量轻且无漏油之忧。尤其是电抗器为全国首创，重量轻（23kg）、使用方便、容易匹配等优点。
电抗器、补偿电容器、分压器均按额定电压的1.2倍做出厂耐压试验。
所有设备出厂前均做三天老化试验，百公里运输试验。
3、主要技术指标
输出频率：30Hz ~ 300Hz 频率分辨率：0.1Hz
装置输出功率：0 ~ 400kV A 试验容量：0~20000kV A
试验电源：功率≤10kV A时220V AC±10%
功率＞10kV A时380V AC±10%
系统精度：（变频主机+分压器）1%±5个字
推荐装置配置（特殊规格可订做）
4、关于串联变频谐振的理论基础 谐振定义：电路输入端电压U 与电流I 同相，称为谐振 谐振角频率：0ω=
LC
1
=
0f π
21
LC
1
电路的品质因数： C L R LC
L R R
L
Q 110=?=
=ω 谐振时的电路特点：
a 、阻抗最小，呈现为纯电阻：Z=R
b 、电压一定时电流最大I 0=
R
U c 、电容两端的电压为电源电压的Q 倍
U C =QU
d 、源功率P=UI=
I Q
Uc 可见谐振时源的激励功率仅为C 上电功率容量的1/Q ，Q 越大激励功率越小。
C
串联谐振原理图
5、装置现场使用前的准备及注意事项
5.1 现场使用时首先应了解被试品的情况，以便试验能顺利进行。 试品品种规格 如：电缆、发电机、变压器、GIS 电压等级规格 如：8.7/10kV 电缆 电缆截面规格 如：300mm 2
5.2 据电缆规格、并查阅本地或单位规程要求的试验电压 如 U 试=2U 0=2×8.7kV=17.4kV
5.3 据电缆规格及长度计算试品电容量 C=0.37μF 如 5km 电缆 C=5×0.37uF/km=1.85μF
5.4 请遵循以下几项原则来估算试验频率和试验电流：
① 谐振在较低频率时，试验电流较小（I=2πf CU ）
② 电抗器并联，电感量减小，耐压不变；电抗器串联，电感量增大，耐压值升高。 ③ 电抗器并联时适合做长电缆，电抗器单台使用或串联时适合做短电缆。 首先估算电感量：
()H CW L 57.84028.685.11012
6
20=?==
据已有电抗器计算0f :
LC
f 121π
=
L=10H C=0.37×5=1.85uF
=
uF
85.1101
28.61?
=37.02Hz
其次估算试验电流值，以判断电抗器及励磁变可否承受 ???==85.102.3728.620CU f I π10-6×17.4×103=7.483A 如果以上估算满足试品和设备的要求，则可以放心地进行试验。
请一定事先了解试品情况，并进行简单估算，以免现场试验时不能谐振或烧毁试验设备。
5.5常见电缆电容量参数及推荐试验电压
5.5.1常见电缆电容量参数表
交联电缆每公里电容量
电缆20—300Hz的交流耐压试验电压
6、装置面板说明
FSS系列串联变频谐振耐压试验装置面板示意图
1电源输入端子：红色，装置容量≤10kV A时为AC220V；装置容量＞10kV A时为AC380V。
2试验电压kV表：显示试品上施加的电压。
3电流表及其量程开关：显示输入电流，可根据需要转换量程。
4总电源开关：控制总电源通断，合上时“控制电源”绿色灯亮，且LCD显示屏亮。
5USB接口插座：用于连接计算机，可调阅装置内存试验参数。
6面板式前换纸打印机：用于随时打印试验参数和试验结果。
7主电源自诊断工作状态及保护动作指示灯：
a)“欠压”指示灯：红色，表示主电源欠压或未送或试验中主电源失压。
b)“高压运行”指示灯：绿色，表示主电源已自动合上，试验回路有高压。
正常时合总电源开关，“欠压”指示灯亮，经自动预充电延时后，自动合主电源，“欠压”指示灯熄灭并转为“高压运行”绿色指示灯亮，表示一切正常，可以进行试验。
c)“过压”指示灯：红色，表示主电源电压过大，此时应查接线。
d)“过热“指示灯：红色，表示功率模块过热，此时应查是否工作电流太大，大多由于试品电容
与谐振电抗配置不合理，应测试试品电容量，重新配置电抗器。
e)“控制电源”指示灯：红色，表示输入电源已送至功率部分的控制电路。
8输出接线柱：作为变频功率源的输出端，用于连接励磁变的输入端，注意连接线应有足够截面。
9变频功率源安全接地端，使用时应可靠接地。
10测量Q9插座：用于将电容分压器的测量信号反馈给变频功率源，通过LCD屏及试验电压kV
表显示试品两端的试验电压值，并做为变频功率源的反馈输入，以在试验中自动控制试验电压稳定在设置的试验电压上。
11大屏幕LCD显示屏：用以汉显设置参数、试验参数、操作提示。
12操作键盘：
存贮键：参数设置屏时，用以调阅已存贮历史数据，试验中该键无效。试验结束时，用以带自动日历时间存贮试验参数，供以后对比分析用。
打印键：屏显试验参数时，打印试验数据，打完自动停止,其它状态该键无效。
试验键：参数设置完后按压该键启动试验；试验中按压该键暂停试验；暂停结束后按压该键恢复试验。
停止键：试验中出现异常时按此键终止试验。
确认、↑、↓、→、←键：按屏幕提示操作。
7、装置使用接线及操作说明
7.1电力电缆的变频串联谐振耐压试验
7.1.1电力电缆试品接线图。（电抗器放置时红面朝上白面朝下）
7.1.2 电力电缆试验电抗器选配原则
我们可以把试验电缆分为小容量试品（如几十米~几百米电缆）、中小容量试品（如1km左右电缆）和大容量（试品如电缆长＞3km）。我公司生产的3H、13H电抗器根据接线、数量不同都可以兼顾多种不同容量电缆。现给出六个电抗器几种示范接法。
注意：电抗器放置时必须方向统一（红色面朝上白色面朝下）。
1. 用于10 kV短电缆、35 kV短电缆试验，放置（6只电抗器串联）及接线示意图0-1如下：
图0-1
2.用于10kV中长电缆试验。放置（电抗器3并2串）及接线示意图0-2如下：
图0-2
3.用于10KV长电缆试验，放置（6只电抗器并联）及电抗器接线示意图0-3如下：
图0-3
说明：由于3H电抗器电感量小，若需要兼做变压器则需要加补偿电容。13H电抗器电流小做较大容量试品时应并联或串并联使用。
7.1.3 电力电缆长时间（1小时）试验
根据国家最新试验标准，35KV及以上电力电缆交接试验需要做1小时耐压实验。我们公司的最新产品已经和国家标准同步更新。现对长时间试验的接线和配置做简要说明。举例如图，电抗器最底下为耐压20kv的高压散热器（必配），顶上为挡风盖。接线为4串两并如下：（1、3、5、7串，2、4、6、8、串，最后在上下两端并联）。即先串后并。
*当做35KV及以上电缆的交接实验时新国标要求单相一个小时，则三相共3个小时。此时电抗器电流值只能取下限（如3H—3A，13H—1.2A），且加散热器。短时间≤15min试验时，不需要使用散热器。
7.2发电机定子绕组交流耐压试验
7.2.1发电机定子每相电容值范围、各种试验方法优缺点及试验条件
部分发电机的电容值
对于端部的耐压试验宜采用直流方法。
对于槽部的耐压试验宜采用交流方法。以下就常见的几种方法做一概述：
①工频方法：由于所需设备功率巨大，体积庞大，现场实施非常困难。
②0.1Hz试验：除保尔公司做到真正正弦波适合使用外，国内生产的大多为方波、准正弦波，其波形畸变严重，试验效果很差。
③谐振变压器组成并联谐振方法：由于Q值较低，机械机构复杂，使试验设备依然较为庞大复杂，但也是目前用的最多的实用方法。
④变频串联谐振方法：由于电力电子技术及计算机技术的普及得以实现，Q值可大于30，设备简单，现场使用方便，是目前与工频等效性最好的交流耐压试验方法。
f=50±2Hz，试验电压如下表（见变频串联谐振用于发电机定子交流耐压试验时要求谐振频率
DL/T596—1996）
发电机定子绕组交流耐压试验标准
确定试验电压Us 及试品电容量Cx 计算电抗器：2
0)2(1
f C L π=
取整数
7.2.2举例说明变频串联谐振试验装置用于发电机定子交流耐压试验的计算方法与步骤。 例如：某30万火电机组 Cx=0.23μF Un=15kV 则：Us=2Un+3000V=2×15kV+3kV=33kV
2
20)
5014.32(23.01
)2(1Hz F f Cx L ???==μπH 1.4408.22677106== 取 44H 此时Hz LC
f 05.5010
23.04428.61
216
0=??=
=
-π
A kV F Hz CU f Is 39.23323.005.5028.620=???==μπ Q 取较低值=20，此时kV kV
Q Us U 65.130
33===
励 k V A A kV P 9.339.265.1=?=励 取4kV A
可得电抗器配20kV/13H/1.5A 6台 2并3串隔层加绝缘支架，刚好合适。
7.2.3 注意事项
7.2.3.1 当单位有多台发电机且电容量不一致时，一般按电容量大的计算电抗器电感量，当做小电容
量发电机时，可配适当谐振补偿电容器使试验频率Hz f 2500±=。
7.2.3.1 需要既做发电机又做电缆交流耐压试验时，亦先按电容量大的试品计算所需电抗器电感量，
做小电容量试品时可再配适当谐振补偿电容器使谐振频率0f 满足规程要求。 如：发电机Hz f 2500±= 电缆0f =20~300Hz 7.3 变压器、GIS 的交流耐压试验 7.3.1 常见变压器绕组电容值如下表
60kV 级全绝缘变压器的电容（pF ）
对于表中没有列出的变压器，可根据表中的上、下容量近似地估算。同容量的双绕组变压器，其绕组电容量要比三绕组变压器的小。
110kV 中性点分级绝缘变压器的电容（pF ）
220kV 级中性点非全级绝缘部分变压器的电容（pF ）
GIS 的电容量
注：
（1）
表中的间隔是指一个完整的间隔，即一个完整的回路中的有关设备，例如：母线、开关、正
/副母刀闸、线刀、接地刀闸、CT ，等等。
（2） 常规试验设备所配电抗器均按耐压试验电压及电流5min 工作考虑，如有特殊要求，请在订
货时指出。
7.3.2变压器、GIS 的交流耐压试验标准如下表 1.GIS 试验电压
2.电力变压器和电抗器交流耐压试验电压标准见附录新国标GB50150—2006
3.高压电气设备绝缘的工频耐压试验电压标准（GB50150—2006）
注：1 上表中，变压器试验电压是根据现行国家标准《电力变压器 第3部分：绝缘水平和绝缘实验和外绝缘
空气间隙》GB 1094.3规定的出厂试验电压乘以0.8制定的。
2 干式变压器出厂试验电压是根据现行国家标准《干式电力变压器》GB 6450规定的出厂实验电压乘以0.8
制定的。
7.4配置原则
① 明确了解试品电容值：可查相关手册、查变压器、GIS 、发电机出厂数据、由以往试验的经验数
据或生产厂出厂工频试验高压侧电流推算试品电容量： S CU f I 02π=
② 据各种试品中的电容值取最大者，较低试验频率50Hz （电缆20—300HZ 、发电机50±2、变压器
45—65HZ 、GIS 20—300HZ ）计算本次试验应配电抗器的电感量：
2
0)2(1
f C L π=
③ 据电容值、谐振频率、计算电抗器工作最大电流
S CU f I 02π=
④ 据试验电压Us 确定电抗器的耐压，当单只使用不够耐压时，可通过串联使用提高耐压。 ⑤ 励磁变压器的输出电压一般取试验电压Us 的1/Q （Q 值一般按30取），励磁变压器的功率容量
一般取UsIs/Q ，当然变频源的输出功率亦≥此值就没有问题了。
⑥ 当不兼做电缆试验时，则以上计算即已完整，但如果要兼做电缆试验，由于电缆的电容量大，
而耐压低，均可取电抗器并联时必须满足耐压，同时满足电流。
⑦ 兼做GIS 时由于其电容值小于变压器，而耐压一般与变压器相同或稍高，且谐振频率可以更高，
也不是问题。
⑧ 当又做大型变压器，又兼做小型变压器，由于电容值相差太大，难于满足0f =45~65Hz ，则一般
按大电容值配电抗器，对于小电容值试验则配1~2台补偿电容器，使工作时0f =45~65Hz 。
由于补偿电容器重量一般小于电抗器，所以宁可选配电容器而尽量减少电抗器数量。 7.5 新型电抗器性能参数
我们公司生产的新型电抗器按电感量分为两种规格：3H 电抗器，13H 电抗器。重量均为23kg 耐压值为：（1）电抗器单独使用或上下间隔绝缘支架时单只最大工作电压20 kV 。（2）互相叠放中间不垫绝缘支架使用时单只最大工作电压10 kV 。纯色专用绝缘支架最大耐压20kV 。3H 电抗器电流值为3A —5A ，13H 电抗器为1.2A —2.5A （短时间工作取大，长时间工作取小且配我公司生产的专用散热器）。
（1）
查表举例，当电抗器为下图（1）六串接法时，查表电感量应为50H。同样图（2）三并两串电感量应为5H。可见现场组合使用极为方便。
图（1）图（2）
（2）3H电抗器串并联（每相串联电抗器加绝缘支架）的电感量（电感量减小但耐压提高一倍）
查表举例，图（3）为两并三串加绝缘支架电感量、应为9H。
图（3）
说明：查表方法参照3H 电抗器。 7.6操作使用说明
7.6.1据试品电容量、电压等级按上述接线图正确可靠接线。
7.6.2合装置总电源开关， 绿色“控制电源”指示灯亮，LCD 显示屏亮。
屏幕显示：
7.6.3通过“ ↑ ↓” 按键选择，按“确认”进入子菜单： 7.6.3.1 耐压试验：
① 试验电压：根据试验需要移动光标选择所需的电压值； ② 试验时间：根据试验要求移动光标选择试验时间；
实验报告 一、实验名称 串联谐振电路 二、实验原理 1、电路图如图所示，改变电路参数L,C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。 该电路的阻抗是电源角频率的函数： 2、谐振曲线 电路中的电压与电流随频率变化的特性为频率特性，随频率变化的曲线就是频率曲线。如下图：
图中可以看出：Q值愈大，曲线尖峰值愈陡，其选择性越好，但通频带越窄。 只有当Q>时，Uc和Ul曲线才出现最大值，否则Uc将单调下降趋于0，Ul将单调上升趋于Us。 三、实验方法 测量电路谐振频率 1、将电路连接如实验原理中的电路图，将电源由函数信号发生器产生，将电阻两端接入示波器中，调节信号源的频率由大到小，观察示波器上的电阻电压的大小，当电阻电压值变为最大值时所对应的频率值则为电路的谐振频率。 2、用Multism仿真连接串联谐振电路，连接在电阻两端的XBP所显示的波特图，观察电阻两端电压增益最大时所对应的频率，则所对应的频率为电路发生谐振是的谐振频率。四、实验步骤 电路板上： 连接原理图的电路，给电源接上函数发生器，调节为五伏的方波，频率从调到，间隔，设置29个点，将电阻两端连入示波器，观察示波器上电阻的阻值并记录数据 接着将同样电容与电感的两端接入示波器，观察同样频率下对应的电容与电感的电压值，同样记录实验数据 将实验数据整理并绘制折线图，观察不同电源角频率电路响应的谐振曲线，对比实验原理中的图并作分析
Multism仿真： 电路仿真连接如下的图 将XFG调节为，占空比为30%，脉冲幅度为5V的方波电压信号 观察XBP输出的波特图： 可知：该电路图的谐振频率约为 将仿真图中的电阻与电容互换位置，显示电容的波特图： 可知：在频率小于谐振频率时Uc出现最大
https://www.doczj.com/doc/6316060264.html,/100 串联谐振耐压试验工作原理 串联谐振耐压试验装置又叫串联谐振，分为调频式和调感式。一般是由变频电源、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。 串联谐振耐压试验装置的应用 串联谐振广泛用于电力、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。串联谐振耐压试验装置主要用于以下方面： 1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验 2、发电机的交流耐压试验 3、GIS和SF6开关的交流耐压试验 4、6kV-500kV变压器的工频耐压试验 5、其它电力高压设备如母线，套管，互感器的交流耐压试验。 串联谐振耐压试验装置的工作原理 串联谐振变在电子设备的LC电路，也称为谐振电路，谐振电路，或调谐电路，
https://www.doczj.com/doc/6316060264.html,/100由两个电子部件连接在一起，一个电感，由字母L表示，和一个电容器，由字母C的电 路可以作为表示作为电谐振器，一个的电模拟音叉，将能量存储在振荡电路的谐振频率。 串联谐振变电路被使用，也可以用于在特定频率产生的信号，或从一个更复杂的信号 拾取出来的信号在特定频率。它们在许多电子设备中，特别是无线电设备，电路，例如用 于关键元件的振荡器，过滤器，调谐器和混频器。 串联谐振变电路是一个理想化的模型，因为它假定不存在由于耗散能量的电阻。 LC电路的任何实际实施将始终包括的组件和连接导线内的小，但非零电阻造成的损失。虽 然没有实际的电路是没有损耗，但却是有益的研究这个理想的电路形式，以取得理解和物理 直觉。对于一个电路模型结合性。 如果一个充电电容器两端的电感器相连，电荷将开始流过电感器，一个磁场建立它周 围和减少电容器上的电压。最终在所有电容器的电荷将消失，其两端的电压将达到零。然 而，电流将继续下去，因为电感器抗蚀剂中的电流变化。以保持其流动的能量被从磁场， 这将开始下降萃取。该电流开始对电容器具有相反极性的电压充电到其原始充电。当磁场 被完全消耗的电流将停止，充电将再次如前存储在电容器中，具有相反的极性。然后循环 将再次开始，与通过电感的电流在相反的方向。 串联谐振变来回流动的电容器极板之间，通过电感。能源来回振荡电容和电感之间， 直到（如果不是从外部电路通过补充电源）内部电阻，使振荡消失。它的作用，称为数学
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=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。 串联谐振的三大应用 高压大电容量设备进行交流耐压试验时,试验变压器容量要求非常大,试验设备笨重,而 应用串联谐振原理可以利用电压及容量小得多的设备产生所需的试验电压,满足试验要求。下面三新电力给大家介绍一下串联谐振试验装置在各个领域的应用。 1.在电缆试验中的应用 城乡电网中电缆的大量使用,其故障时有发生。为保证交联电缆的安全运行,国家电网公司对电缆交接和预防性试验做出了新的规定,用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验,以 避免直流试验的累积效应对电缆造成损伤。
国际大电网会议(CIGRE)21.09工作组的建议导则提出高压挤包绝缘电缆的现场试验采用DAXZ串联谐振试验系统,频率范围为30～300Hz。并在1997年发表的题为“高压橡塑电缆系统敷设后的试验”的总结报告中明确指出以下3条。 ①由于直流电场强度按电阻率分布,而电阻率受温度等影响较大,同时耐压试验过程中,终端头的外部闪络引起的行波可能造成绝缘损坏。 ②直流耐压试验在很高电压下,难以检出相间的绝缘缺陷。 ③直流电压本身容易在电缆内部集起空间电荷,引起电缆附件沿绝缘闪络,因波过程还会产生过电压,这些现象迭加在一起,使局部电场增强,容易形成绝缘弱点,在试验过程中可能导致绝缘击穿,并可能在运行中引起事故。 很多电缆在交接试验中按GB50150-2006标准进行直流耐压试验顺利进行,但投运不久就发生绝缘击穿事故,正常运行的电缆被直流耐压试验损坏的情况也时有发生。交流耐压试验因其电场分布符合运行实际情况,故对电缆的试验最为有效。 通常交流电力电缆的电容量较大,试验电流也很大,调感式设备的体积将非常巨大并且电感调节也很困难,而调频式装置则灵活性更强,更易于实现。因此,电缆现场交流耐压试验多利用变频谐振试验设备。三新可根据客户需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV 电压等级的串联谐振试验装置。 2.在GIS设备中的应用 气体绝缘开关设备在工厂整体组装完成以后或分单元进行调整试验,试验合格后以分单元运输的方式运往现场安装。运输过程中的振动、撞击等可能导致GIS元件或组装件内坚固件松动或移位;安装过程中,在联结、密封等工艺处理方面可能失误,导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷;安装现场可能从空气中进入悬浮尘埃。导电微粒杂质等,这些在安装现场通过常规试验将难以检查出来,对GIS的安全运行将是极大的威胁。 由于试验设备和条件所限,早期的GIS产品多数未进行严格的现场耐压试验。事故统计表明没有进行现场耐压试验的GIS大都发生了事故。因此,GIS必须进行现场耐压试验。 GIS的现场耐压主要包括交流电压、振荡操作冲击电压和振荡雷电冲击电压等3种试验方法。其中交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法,它能够有效地检查异常的电场结构(如电极损坏)。 目前,由于试验设备和条件所限,现场一般只做交流耐压试验。IEC517和GB7674认定对SF6气体绝缘试验电压频率在10～300Hz范围内与工频电压试验基本等效。国内外大多采用调频式串联谐振耐压试验装置进行GIS现场交流耐压试验。
【实验名称】 RLC 电路的谐振 【实验目的】 1、研究和测量RLC 串、并联电路的幅频特性； 2、掌握幅频特性的测量方法； 3、进一步理解回路Q 值的物理意义。 【实验仪器】 音频信号发生器、交流毫伏表、标准电阻箱、标准电感、标准电容箱。 【实验原理】 一、RLC 串联电路 1．回路中的电流与频率的关系（幅频特性） RLC 交流回路中阻抗Z 的大小为： () 2 2 '1??? ? ? -++= ωωC L R R Z （32-1） ???? ? ??????? +-=R R C L arctg '1ωω? （32-3） 回路中电流I 为： )1()'(2ω ωC L R R U Z U I - ++== （32-4） 当01 =- ω ωC L 时， = 0，电流I 最大。 令即振频率并称为谐振角频率与谐的角频率与频率分别表示与,,000=?ωf ： LC f LC πω21100= = （32-5） 如果取横坐标为ω，纵坐标为I ，可得图32-2所示电流频率特性曲线。 2．串联谐振电路的品质因数Q C R R L Q 2)'(+= （32-7） QU U U C L == （32-8） Q 称为串联谐振电路的品质因数。当Q >>1时，U L 和U C 都远大于信号源输出电 压，这种现象称为LRC 串联电路的电压谐振。 Q 的第一个意义是：电压谐振时，纯电感和理想电容器两端电压均为信号源电 压的Q 倍。 1 20 1 20f f f Q -= -= ωωω （32-12） 显然(f 2-f 1)越小，曲线就越尖锐。 Q 的第二个意义是：它标志曲线尖锐程度，即电路对频率的选择性，称 f （= f 0 / Q ）为通频带宽度。 3．Q 值的测量法
《电子设计与制作》 课 程 设 计 报 告
目录 一：题目………………………………………………………..二：原理………………………………………………………….三：电路图……………………………………………………….四：实验内容…………………………………………………….五：实验分析……………………………………………………六：心得体会…………………………………………………….
一、题目：串联谐振电路分析 二、原理 1．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 || U I Z = 式中 2 2 2 2 1 ||()()L C Z R X X R L C ωω= +-= +- L ω和 1 C ω部是频率的函数。但当频率较低时，容抗大而感抗小， 阻抗|Z|较大，电流较小；当频率较高时，感抗大而容抗小，阻抗|Z|也较大，电流也较小。在这两个频率之间，总会有某一频率，在这个
频率时，容抗与感抗恰好相等。这时阻抗最小且为纯电阻，所以，电流最大，且与端电压同相，这就发生了串联谐振。 根据上述分析，串联谐振的条件为 L C X X = 即 001 L C ωω= 或 01LC ω= 01 2f LC π= 0f 称为谐振频率。可见，当电路的参数 L 和C 一定时，谐振频率 也就确定了。如果电源的频率一定，可以通过调节L 或C 的参数大小来实现谐振。 2、串联谐振的特点 （1）因为串联谐振时，L C X X =，故谐振时电路阻抗为 0||Z R = （2）串联谐振时，阻抗最小，在电压U 一定时，电流最大，其值 为 00|| U U I Z R = = 由于电路呈纯电阻，故电流与电源电压同相，0? = （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
【关键字】设置 慎重保证 本公司生产的产品，在发货之日起一年（包括一年）内如产品出现缺陷，实行免费维修。一年以上如产品出现缺陷，实行有偿终身维修。 安全要求 请阅读下列安全注意事项，以免人身伤害，并防止本产品或与其相连接的任何其它产品受到损坏。为了避免可能发生的危险，本产品只可在规定的范围内使用。 只有合格的技术人员才可执行维修 —防止火灾或人身伤害！ 使用适当的电源线：只可使用本产品专用、并且符合本产品规格的电源线。 正确地连接和断开：当测试导线与带电端子连接时，请勿随意连接或断开测试导线。 产品接地：本产品除通过电源线接地导线接地外，产品外壳的接地柱必须接地。为了防止电击，接地导体必须与地面相连。在与本产品输入或输出终端连接前，应确保本产品已正确接地。 注意所有终端的额定值：为了防止火灾或电击危险，请注意本产品的所有额定值和标记。在对本产品进行连接之前，请阅读本产品使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。请勿在无仪器盖板时操作：如盖板或面板已卸下，请勿操作本产品。 在有可疑的故障时，请勿操作：如怀疑本产品有损坏，请本公司维修人员进行检查，切勿继续操作。 请勿在潮湿环境下操作 请勿在易暴环境中操作 保持产品表面清洁和干燥 调频串联谐振试验装置操作手册 目录 第一章产品概述
第二章调频串联谐振试验装置主要技术参数 第三章调频串联谐振试验装置设备应用 第四章变频电源详细使用介绍 第五章常见故障排除 第六章相关资料 第一章产品概述: 该装置主要针对10kV、35kV、110kV、220kV、变电站及线路等所有电气主设备的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。 该装置主要由变频控制电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。 串联谐振在电力系统中应用的优点： 1、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试 品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
University of Science and Technology of China 96 Jinzhai Road, Hefei Anhui 230026,The People ’s Republic of China 交流谐振电路 李方勇 PB05210284 0510 第29组2号（周五下午） 实验题目 交流谐振电路 实验目的 研究RLC 串联电路的交流谐振现象，学习测量谐振曲线的方法，学习并掌握电路品质因素Q 的测量 方法及其物理意义。 实验仪器 电阻箱，电容器，电感，低频信号发生器以及双踪示波器。 实验原理 1． RLC 交流电路 由交流电源S ，电阻R ，电容C 和电感L 等组成 交流电物理量的三角函数表述和复数表述 ()() φ?φ?+=+=t j Ee t E e cos 式中的e 可以是电动势、电压、电流、阻抗等交流电物理量，?为圆频率，φ 为初始相角。电阻R 、电容C 和电感串联电路 电路中的电流与电阻两端的电压是同相位的，但超前于电容C 两端的电压2π ，落后于电感两端的电压2π 。 电阻阻抗的复数表达式为 R Z R = 模R Z =
电容阻抗的复数表达式为 C j e C Z j C? ? π1 1 2= =- 模C Z C? 1 = 电感阻抗的复数表达式为 L j Le Z j L ? ? π = =2 模 L Z L ? = 电路总阻抗为三者的矢量和。由图，电容阻抗与电路总阻抗方向相反，如果满足 L c ? ? = 1 ， 则电路总阻抗为R，达到最小值。这时电流最大，形成所谓“电流谐振”。调节交流电源（函数发生器）的频率，用示波器观察电阻上的电压，当它达到最大时的频率即为谐振频率。电路如下图。 电路参数–电动势电压，电流，功率，频率 元件参数–电阻，电容，电感 实验内容 1．观测RLC串联谐振电路的特性 （1）按照上图连接线路，注意保持信号源的电压峰峰值不变，蒋Vi和Vr接入双踪示波器的CH1和CH2（注意共地） （2）测量I－f曲线，计算Q值 （3）对测得的实验数据，作如下分析处理： 1）作谐振曲线I－f，由曲线测出通频带宽 2）由公式计算除fo的理论值，并与测得的值进行比较，求出相对误差。
https://www.doczj.com/doc/6316060264.html, 串联谐振试验常见问题及解决方法近年来，采用变频串联谐振原理进行交流耐压试验，是变电站高压设备绝缘检验最常 见的试验方法，这种试验装置（代表型号HZXZ 变频串联谐振耐压装置）得到广泛的应用。 本文希望通过总结串联谐振试验过程中遇到的常见问题，从而分析原因、得到常见问题的解 决方法。 串联谐振试验常见的问题有哪些呢？ 1、变频源主机找不到谐振点。 2、变频源主机复位。 3、装置Q值偏低，即电压升不上去，或升不高。 4、供电电源跳闸。 串联谐振试验装置的构成及特点 HZXZ型串联谐振装置是运用串联谐振原理，使回路产生谐振电压加到试品上，串联 谐振装置目前分为变频式和调感式两大类。 HZXZ型串联谐振装置主要由变频源（变频式）、高压电抗器、可调式电抗器（调感 式）、电容分压器、激励变压器等几部分组成。广泛用于电力电缆、电力变压器、水力发电 机、GIS等大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验！ HZXZ型串联谐振装置具有需求电源容量小、设备重量体积小、改善输出波形、防止 短路电流烧伤、不会出现恢复过电压等优点。完全满足GB50150-2006以及 DL/T849.6-2004标准中各项指标的要求。
https://www.doczj.com/doc/6316060264.html, 图1、HZXZ串联谐振成套试验装置 工作中常见的解决方法 1．变频源主机找不到谐振点。 原因： 1）系统谐振点在主机的输出频率范围之外； 2）系统接线错误； 3）系统未可靠接地； 4）高压采样反馈信号开路或连接不可靠； 5）试品有故障。 排除方法： 1）检查接地装置可靠，接地连接线是否有断开点；
https://www.doczj.com/doc/6316060264.html, 2）检查励磁变压器的高低压线圈的通断； 3）检查每一只电抗器的通断； 4）检查分压器的信号线的通断； 5）检查分压器的高低压电容臂的通断； 6）装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断； 2．主机复位 原因：主机供电电源波动；外界强磁场干扰；主机未可靠接地； 3．装置Q值偏低，即电压升不上去，或升不高。 现象： 1）调谐曲线是一条曲线，有较低的尖峰； 2）试验时一次电压较高，高压却较低，甚至在没有升到试验电压时，一次电压已经到达额定电压，回路自动降压； 原因： 1）电抗器与试品电容量不匹配，没有准确找到谐振点； 2）试品损耗较高，系统Q值太低； 3）励磁变压器高压输出电压较低； 4）高压连接线过长或没有采用高压放晕线。 图2、HAXZ型串联谐振木森电气研发生产制造中心 排除方法： 1）将补偿电容器并接入试验回路，加大回路电容量；
串联谐振试验装置怎么使用 串联谐振试验装置怎么使用呢？串联谐振试验装置主要用来进行高压电器设备的交流耐压试验，具有升压快、精度高、使用方便等特点，深受广大电力工作者的欢迎，但是实际的使用过程中，需要使用者熟练操作，才能达到仪器的测试效果，本文就以YTV850串联谐振试验装置为例，来给大家简单介绍串联谐振试验装置怎么使用。 开机后，显示界面如图： 试验参数配置：在每次试验前必须正确设置当次试验的各种参数！点击“参数配置”后，显示界面如图
起始频率：选择自动调谐时的启动频率，下限频率为20Hz，上限频率zui低为200Hz。 终止频率：选择自动调谐时的结尾频率，下限频率为100Hz，上限频率zui低为300Hz。 1．设置"起始频率"不可高于"终止频率"。 2.当*次试验时建议采用30Hz～300Hz进行扫描。 3.当已经知道大概频率范围时，可以选定在适当的频率段扫描，以减少试验时间。 起始电压：设置调谐时输入电压的初此值。
1. 对Q值较低的试品如发电机、电动机、架空母线，初此值设定为50～70V； 2. 对Q值较高的试品如电力电缆、变压器、GIS等，初此值设定为30～50V。 *阶段试验电压：设置试验电压的*阶段值。 *阶段试验时间：设置*阶段试验电压的耐压时间。 第二阶段试验电压：设置试验电压的第二阶段值。 第二阶段试验时间：设置第二阶段试验电压的耐压时间。 第三阶段试验电压：设置试验电压的第三阶段值。 第三阶段试验时间：设置第三阶段试验电压的耐压时间。 我们的电压跟踪系统具备自动校核较大电压波动的功能，但电网电压的波动幅度较小，由此而引起的高压电压的波动也在仪器的捕捉范围内，因此，我们强烈建议你在设置试验电压时，将“试验电压”的数值设定为比要施加的试验电压低2％Ue。 如果没有阶段性耐压试验时，只需设置一个阶段试验电压值和相应的试验时间，其它阶段试验电压和试验时间设为0。 分压器变比：分压器单节变比为3000：1，“分压器变比”设置为3000；（一般出厂已设置好）
rlc串联谐振电路的实验研究 一、摘要： 从rlc 串联谐振电路的方程分析出发，推导了电路在谐振状态下的谐振频率、品质因 数和输入阻抗，并且基于multisim仿真软件创建rlc 串联谐振电路，利用其虚拟仪表和 仿真分析，分别用测量及仿真分析的方法验证它的理论根据。其结果表明了仿真与理论分析 的一致性，为仿真分析在电子电路设计中的运用提供了一种可行的研究方法。 二、关键词：rlc；串联；谐振电路；三、引言 谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。通常，谐振电路由电容、电感和电阻 组成，按照其原件的连接形式可分为串联谐振电路、并联谐振电路和耦合谐振电路等。 由于谐振电路具有良好的选择性，在通信与电子技术中得到了广泛的应用。比如，串联 谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象，在无线电通信技术领域获得了有效的应用， 例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时，就可使该频率或频带内的信号 特别增强，而把其他频率或频带内的信号滤去，这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研 究串联谐振有重要的意义。 在含有电感l 、电容c 和电阻r 的串联谐振电路中，需要研究在不同频率正弦激励下 响应随频率变化的情况，即频率特性。multisim 仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分 析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用，其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、 直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果都为众多的电子工程设计人 员提供了一种可靠的分析方法，同时也缩短了产品的研发时间。 四、正文 （1）实验目的： 1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2.掌握谐振频率的测量方法。 3.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。 4.测定rlc串联谐振电路的频率特性曲线。 (2)实验原理： rlc串联电路如图所示，改变电路参数l、c或电源频率时，都可能使电路发生谐振。 该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：z=r+j(ωl-1/ωc) 当ωl-1/ωc=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω 0 =1/lc ，谐振频率f0=1/2π lc 。 谐振频率仅与原件l、c的数值有关，而与电阻r和激励电源的角频率ω无关，当ω< ω0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω0时，电路呈感性，阻抗角φ>0。 1、电路处于谐振状态时的特性。 （1）、回路阻抗z0=r,| z0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。（2）、回路 电流i0的数值最大，i0=us/r。（3）、电阻上的电压ur的数值最大，ur =us。 （4）、电感上的电压ul与电容上的电压uc数值相等，相位相差180°，ul=uc=qus。 2、电路的品质因数q 电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因 数q，即： q=ul（ω0）/ us= uc（ω0）/ us=ω0l/r=1/r*l/c （3）谐振曲线。 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲 线，也称谐振曲线。 在us、r、l、c固定的条件下，有
串联谐振脉冲调制方法总结 调幅控制方法是通过调节直流电压源输出（逆变器输入）电压Ud（可以用移相调压电路，也可以用斩波调压电路加电感和电容组成的滤波电路，来实现调节输出功率的目的。即逆变器的输出功率通过输入电压调节，由锁相环（PLL）完成电流和电压之间的相位控制，以保证较大的功率因数输出。 脉冲密度调制方法就是通过控制脉冲密度，实际上就是控制向负载馈送能量的时间来控制输出功率。其控制原理，这种控制方法的基本思路是：假设总共有N个调功单位，在其中M个调功单位里逆变器向负载输出功率；而剩下的N－M个单位内逆变器停止工作，负载能量以自然振荡形式逐渐衰减。输出的脉冲密度为M/N，这样输出功率就跟脉冲密度联系起来了。因此通过改变脉冲密度就可改变输出功率。 脉冲密度调制方法的主要优点是：输出频率基本不变，开关损耗相对较小，易于实现数字化控制，比较适合于开环工作场合。 脉冲频率调制方法是通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的。 负载的阻抗随着逆变器的工作频率（f）的变化而变化。对于一个恒定的输出电压，当工作频率与负载谐振频率偏差越大时，输出阻抗就越高，因此输出功率就越小，反之亦然。
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化，导致集肤深度也随之而改变，在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响，这在要求严格的应用场合中是不允许的。但是由于脉冲频率调制方法实现起来非常简单，故在以下情况中可以考虑使用它：1）如果负载对工作频率范围没有严格限制，这时频率必须跟踪，但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。 2）如果负载的Q值较高，或者功率调节范围不是很大，则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。 脉冲密度调制方法的主要缺点是：逆变器输出功率的频率不完全等于负载的自然谐振频率，在需要功率闭环的场合中，工作稳定性较差。由于每次从自然衰减振荡状态恢复到输出功率状态时要重新锁定工作频率，这时系统可能会失控。因此在功率闭环或者温度闭环的场合，工作的稳定性不好。其另一个缺点就是功率调节特性不理想，呈有级调功方式。 谐振脉冲宽度调制（PWM）方法 谐振脉冲宽度调制是通过改变两对开关管的驱动信号之间的相位差来改变输出电压值以达到调节功率的目的。即在控制电路中使原来同相的两个桥臂开关（S1，S2）、（S3，S4）的驱动信号之间错开一个相位角，使得输出的正负交替电压之间插入一个零电压值，这样只要改变相位角就可以改变输出电压的有效值，最终达到调节输出功率的目的。
串联谐振电路实验报告 课程安排分为八院和非八院的，由于八院同学部分课程内容安排在了前导课，所以电路分析基础实验课程正式内容中不再重复讲授。 非八院的实验内容安排如下（相关顺序可能会根据教学安排适当调整）： 1、常用测量仪器的使用（一） 2、元器件的识别与测量 3、常用测量仪器的使用（二） 4、直流电路测量 5、动态电路测量 6、正弦电路测量 7、RLC串联电路测量
8、RLC并联电路测量 9、考试 八院的实验内容安排如下（相关顺序可能会根据教学安排适当调整）： 1、元器件识别及其特性测试点电压法测量二极管的特性曲线 2、直流电路测量 3、一阶动态电路 4、外特性测量法测量信号源内阻及二阶RLC串联电路的阶跃响应测量 5、正弦电路 6、电感、电容大小的测量 7、RLC串联谐振电路设计
8、RLC并联谐振电路设计 9、考试 二、成绩评定 1、课程为独立设课，成绩由总评成绩决定。 总评成绩=平时成绩*40%+考试成绩*60% 平时成绩：预习情况、听课态度、做实验的速度、测量数据的准确性、实验报告的撰写。 2、闭卷考试，当场检查电路接线，仪器使用，波形测量，计算相关参数、作图回答问题，时间一小时。 3、无补考，总评不及格需重修。 三、预习要求 1、课前按照实验报告模板要求做好预习，回答预习问题，未按要求
预习者不准进入实验室做实验。 2、课前在面包板上搭建好电路，未搭建好电路者不准进入实验室做实验。（此要求针对八院同学，其他院系同学应在课前来实验室用实验箱预搭建电路。） 3、课前用实验报告纸画好数据表格（记录原始数据用） 4、有条件的同学可以在预习时候用仿真软件完成电路仿真。 四、实验报告要求 1、实验报告第一页写清楚自己的学号、姓名、座位号、课号、专业。
RLC 串联谐振频率及其计算公式 2009-04-21 09:51 串联谐振是指所研究的串联电路部分的电压和电流达到同相位 ，即电路中电感的感抗和电容的容抗在数值 上时相等的，从而使所研究电路呈现纯电阻特性 ，在给定端电压的情况下，所研究的电路中将岀现最大电流，电 路中消耗的有功功率也最大. 1. 谐振定义：电路中L 、C 两组件之能量相等，当能量由电路中某一电抗组件释 出时，且另一电抗组件必吸收相同之能量， 即此两电抗组件间会产生一能量脉动。 2. 电路欲产生谐振，必须具备有电感器 L 及电容器C 两组件。 3. 谐振时其所对应之频率为谐振频率 (resonance)，或称共振频率，以 f r 表示之。 2 2 4. 串联谐振电路之条件如图 1所示：当Q=Q ? I X L = I X C 也就是 X L =X C 时，为R-L-C 串联电路产生谐振之条件。 图1串联谐振电路图 5. 串联谐振电路之特性： (1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即 Z =R+jX L ?jX c =R nr7 RR PF — cos 0 = — = — = 1 ⑶电路功率因子为1。即 / … 2 (4) 电路平均功率最大。即 P=l R (5) 电路总虚功率为零。即 Q L =Q C ?Q T =Q L ?Q C =0 6. 串联谐振电路之频率： (2) 电路电流为最大。即 一 E E T JL 1―一 Z R
(1) 公式: O c I 2 X C _V C _ X c 11 ~P~ ~ I 2 R — "F —〒—2兀f’CR ~ co r CR 1 fl = ^x L x~ R\c ~ R (3) 品质因子Q 值愈大表示电路对谐振时之响应愈佳。一般 Q 值在10~ 100之 间。 8. 串联谐振电路阻抗与频率之关系如图 (2)所示： (1) 电阻R 与频率无关，系一常数，故为一横线。 (2) 电感抗X L =2 n fL ,与频率成正比，故为一斜线 当f = fr 时，Z = R 为最小值，电路为电阻性。 当f > f r 时，X L > X c ，电路为电感性。 当f v fr 时，X L < X c ，电路为电容性。 当f = 0或f =灯寸,Z = 空电路为开路。 (5)若将电源频率f 由小增大，则电路阻抗 Z 的变化为先减后增。 9. 串联谐振电路之选择性如图(3)所示： ⑵R - L -C 串联电路欲产生谐振时，可调整电源频率 使其 达到谐振频率f r ，而与电阻R 完全无关。 f 、电感器L 或电容器C 7. 串联谐振电路之质量因子: ⑴定义：电感器或电容器在谐振时产生的电抗功率与电阻器消耗的平均功率 之比，称为谐振时之品质因子 (2) 公式: I 2 R —2" R (o r L 与频率成反比，故为一曲线 (4)阻抗 Z = R+ j(X L ?X c )
RLC串联谐振电路的实验报告 （1）实验目的： 1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2.掌握谐振频率的测量方法。 3.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。 (2)实验原理： RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j(ωL-1/ωC)当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω0 =1/LC，谐振频率f =1/2πLC。谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R 和激励电源的角频率ω无关，当ω<ω 0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω 时，电路呈感性，阻抗角φ>0。 1、电路处于谐振状态时的特性。 （1）、回路阻抗Z 0=R,| Z |为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。 （2）、回路电流I 0的数值最大，I =U S /R。 （3）、电阻上的电压U R 的数值最大，U R =U S 。 （4）、电感上的电压U L 与电容上的电压U C 数值相等，相位相差180°，U L =U C =QU S 。 2、电路的品质因数Q 电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即： Q=U L （ω ）/ U S = U C （ω ）/ U S =ω L/R=1/R* （3）谐振曲线。 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。 在U S 、R、L、C固定的条件下，有
I=U S / U R =RI=RU S / U C =I/ωC=U S /ωC U L =ωLI=ωLU S / 改变电源角频率ω，可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线，回路 电流与电阻电压成正比。从图中可以看到，U R 的最大值在谐振角频率ω 处，此 时，U L =U C =QU S 。U C 的最大值在ω<ω 处，U L 的最大值在ω>ω 处。 图表示经过归一化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中（Q 11/2时，U C 和U L 曲线才出现最大值，否则U C 将单调下降趋于0，U L 将单调上升趋于U S 。 仿真RLC电路响应的谐振曲线的测量 五、结论
串联谐振：如何谐振及其原理解析 谐振电路是在具有电阻R、电感L、电容C的交流电路中；一般电路的电压与电流电路中的相位是不同的。如果我们调整电路元件（L或C）或电源频率的参数，它们可以具有相同的相位，整个电路呈现纯电阻。当电路达到这种状态时，称为共振。研究共振现象的目的是了解这一客观现象，充分利用科学技术中共振的特点，同时预防产生的危害。根据电路连接的不同，可分为串联谐振和并联谐振。 在HTXZ串联谐振情况下，电感电压和电容电压是等价的，即电感电容吸收不同数目的等效无功率，使电路吸收的无功率为0；电场能量和磁场能量不断变化，但这部分能量在电场和磁场之间振荡，整个电路的电磁场能量之和保持不变；励磁电源电路的能量转化为电阻加热。为了维持振荡，励磁必须不断地提供能量来补偿电阻的热消耗。与电路中的电磁场总能量相比，每个振荡电路消耗的能量越少，电路的质量越好。 首先，谐振是在一定条件下由R、L和C元件组成的电路的特殊现象。首先，当C系列电路发生谐振时，首先要分析电路的特性，如图1、C系列电路的复阻抗如下：在正弦电压作用下：电路的复阻抗如下：
公式中，电抗x=x1 xc是角频率w的函数，x随w的变化如图2所示。当w从0变为如图2所示时，x从-变为+如W所示，当w 0，当x是电容性的，当w 0，当x是电感性的，当w=w0，当阻抗z（w0）=r是纯电阻、电压和无穷大时。电流同相，我们称之为此时电路谐振的工作状态。由于这种共振发生在RLC串联电路中，我们也可以称之为串联谐振、串联谐振电路等。式1是串联电路的谐振条件，从中可以得到谐振角频率w。如图：
谐振频率为 由此可见，串联电路的谐振频率是由其自身的参数L和C决定的，这与外界条件无关。当电源固定时，可以调节L和C，使电路的固有频率与电源频率产生共振。 4.变频串联谐振的计算方法 变频串联谐振主要是指所研究的串联电路的电压和电流达到同一相位，即电路中电感的电感电抗和电容电抗的值和时间相等，使所研究的电路呈现出纯的电阻特性。在给定的端电压下，所研究的电路中会出现最大电流。电路中消耗的是最大的有功功率。 变频串联谐振计算方法 z=r+jx，x=0，z=r，i=u/z=u/r。 （1）谐振定义：在电路中，当两个元件的能量由电路中的一个电抗模块释放，而另一个电抗模块必须吸收相同的能量时，两个元件的能量相等，即两个电抗元件之间会有能量脉动。 （2）为了产生共振，电路必须有电感L和电容C。 （3）相应的共振频率是以fr表示的共振频率或共振频率。 串联谐振电路之条件如下： 当q=qi2xl=i2xc或xl=xc时，得到了r-l-c串联电路的谐振条件。
BPXZ-HT-132kV A/22kV/66k变频串联谐振试验装置 一、被试品对象及试验要求 1．35kV/300mm2电缆交流耐压试验，长度1000m，电容量≤0.19μF，试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。 2．10kV/300mm2电缆交流耐压试验，长度3000m，电容量≤1.11μF，试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。 二、工作环境 1.环境温度：－150C–45 0C; 2.相对湿度：≤90%RH; 3.海拔高度: ≤2500米； 三、装置主要技术参数及功能 1.额定容量：132kV A； 2.输入电源：220V/380V电压，频率为50Hz； 3.额定电压：22kV；66kV 4.额定电流：6A；2A 5.工作频率：30-300Hz； 6.波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%； 7.工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟； 8.温升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K； 9.品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)； 10.保护功能：对被试品具有过流，过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)； 11.测量精度：系统有效值1.5级； 四、设备遵循标准 GB10229-88 《电抗器》 GB1094《电力变压器》 GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 GB1094.1-GB1094.6-96 《外壳防护等级》 GB2900《电工名词术语》
GB/T16927.1~2-1997《高电压试验技术》 五、装置容量确定 10kV/300mm2电缆，长度3000m，电容量≤1.11μF，试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。 频率取37HZ =2π×37×1.11×10-6×22×103=5.7A 试验电流 I=2πfCU 试 对应电抗器电感量 L=1/ω2C=16H, 设计三节电抗器，单节电抗器为44kVA/22kV/48H 验证:35kV/300mm2电缆交流耐压试验，长度1000m，电容量≤0.19μF，试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。 使用电抗器三串联，此时电感量为L=48*3=144H 试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√1445×0.19×10-6)=30Hz。 试验电流 I=2πfCU =2π×30×0.19×10-6×52×103=1.86A 试 结论：装置容量定为132kVA/22kV/66kV，分三节电抗器，电抗器单节为44kVA/22kV/2A/48H通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。 六、系统配置及其参数 1.激励变压器JLB-6kV A/1/3kV/0.4kV 1台 a)额定容量：6kV A； b)输入电压：380V，单相； c)输出电压：1kV；3kV ； d)结构：干式；
串联谐振电路 学号： 1028401083 姓名：赵静怡 一、实验目的 1、加深对串联谐振电路条件及特性的理解 2、掌握谐振频率的测量方法 3、理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测量方法 4、测量RLC串联谐振电路的频率特性曲线 5、深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用 6、掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪表 的使用 7、掌握Multisim软件中的Functionn Generator 、 Voltmeter 、Bode Plotter等仪表的使用以AC Analysis 等SPICE仿真分析方法 8、用Origin绘图软件绘图 二、实验原理 RLC串联电路如图2.6.1所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可以是电路发生谐振。 2.6.1 RLC谐振串联电路
1、谐振频率：f 0=LC π21 ，谐振频率仅与元件L 、C 的数值有关，而与电阻R 和激励电源的角频率w 无关 2、电路的品质因素Q 和通频带B 电路发生谐振是，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因素Q ，即C L R Q 1 = 定义回路电流下降到峰值在0.707时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率间的频率范围为通带，即Q fo B = 3、谐振曲线 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，他们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线 4、实验仪器： （1） 计算机 （2） 通路电路板一块 （3） 低频信号发生器一台 （4） 交流毫伏表一台 （5） 双踪示波器一台 （6） 万用表一只 （7） 可变电阻 （8） 电阻、电感、电容若干（电阻100Ω，电感10mH 、4.7 mH ，电容100nF ）
HDSR-F265/265调频串联谐振试验设备 技术规范及配置方案 1、系统执行标准 GB50150-2006 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 DL/T849.6-2004 《电力设备专用测试仪器通用技术条件 第6部分：高压谐振试验装置》 JB/T9641-1999 《试验变压器》 GB10229 《电抗器》 GB/T.311-1997 《高压输变电设备的绝缘与配合》 DL/T846-2004 《高电压测试设备通用技术条件》 GB4793-1984 《电子测量仪器安全要求》 GB2900 《电工名词术语》 GB4208 《外壳防护等级》 GB191 《包装贮运标志》 GB/T16927-1997 《高电压试验技术》 2、系统的适用范围 2.1 满足110kV主变、GIS、断路器、互感器、瓷瓶等电气设备的交流耐压试验； 试验电压：U≤265kV；加压时间：≤15min 2.2 满足500m长110kV（400mm2）交联电缆的交流耐压试验； 试验电压：U=2Uo=128kV；试验频率：30～300Hz；加压时间：60min/相 2.3 满足2km长35kV（300mm2）交联电缆的交流耐压试验； 试验电压：U＝2Uo=52kV；试验频率：30～300Hz；加压时间：60min/相 2.4 满足5km长10kV（300mm2）交联电缆的交流耐压试验。 试验电压：U＝2.5Uo=22kV；试验频率：30～300Hz；加压时间：5min/相
3、系统的基本配置3.1 主要部件一览表 3.2 设备附件一览表
4、系统技术规范及性能 4.1系统技术参数 4.1.1 额定输出电压：0～265kV 4.1.2 谐振电压波形：正弦波，波形畸变率＜1.0% 4.1.3 最大被试品电流：1A/265kV；110kV电气主设备试验 2A/128kV；110kV电缆试验 4A/52kV；35kV电缆试验 10A/26kV；10kV电缆试验 4.1.4 最大试验容量：265kV A 4.1.5 输出频率：30～300Hz 试验频率：45～65Hz；主变试验 30～300Hz；其它试验 4.1.6 频率调节细度：0.1Hz 4.1.7 频率不稳定度：＜0.05% 4.1.8 工作制：满功率输出下，连续工作时间60min 4.1.9 品质因数：30～80 4.1.10 绝缘水平： 1.2倍额定电压下耐压1min 4.1.11 输入工作电源：三相380V±10%，50Hz，＜30A/相 4.2环境条件 4.2.1 环境温度：－10℃～+40℃ 4.2.2 相对湿度：＜95%，无凝露状况 4.2.3 海拔高度：＜1000m 4.2.4 噪声：≤50dB 4.3系统的性能特点 4.3.1 调频及功率器件、显示及数据处理等单元均采用进口日本三菱、德国AB及美国 MOT等公司优质元器件。 4.3.2 充分利用我公司在电子测量技术和电磁兼容方面的优势，完全自主开发设计和生 产该套设备所有组成部分包括：变频电源、励磁变压器、浇注式高压电抗器和高精度电容分压器。 4.3.3 具备手动/自动模式、大屏幕显示、试验参数设置，并具有自动计时及操作提示功 能。 4.3.4 具备多项保护功能，如：过压、过流保护、放电保护、失谐保护等。