串联谐振原理图解

串联谐振和并联谐振等效电路

说到电路，大家是不是都会想起那些复杂的电学公式、元器件，脑袋里瞬间就冒出一堆符号，简直让人眼花缭乱。别急，今天咱们来聊聊一个很“接地气”的话题：串联谐振和并联谐振的等效电路。别看它们的名字一听就好像有点高深，其实它们一点儿都不难懂，掌握了之后，简直就是“开挂”一样，轻松搞定电路分析。

咱们先从串联谐振开始说。哎，说到串联，大家可能就知道了，就是电流必须通过每一个元件，绕来绕去，一环扣一环。那你能想象，在串联谐振电路里，电流和电压就像是一对夫妻，形影不离，紧紧相依。这里面最主要的就是一个电感（L）和一个电容（C）。电感就像一个“铁公鸡”，想要抵抗电流的变化，电容则是个“海绵”，不断吸收和释放电能。两者相互博弈，导致了谐振现象。什么意思呢？就是在特定的频率下，这两个家伙配合得天衣无缝，电流就会达到最大，电压也会呈现出一种特殊的规律。你可以把它想象成两个人跳舞，跳到一个最默契的时刻，动作完美配合，就不会出错，整个电路也“嗨”了。

这时候的电路就有个特别的特点了，叫做“共振频率”。在这个频率下，电感和电容的作用互相抵消，好像是两股力拉扯平衡，电流在这个点上最强，电压也最“震撼”。而如果你换个频率，电流就会瞬间掉得无影无踪，简直就像“抽掉了支撑”，电路就不再“跳舞”了。

再来聊聊并联谐振，这一类就和串联谐振完全不同了。并联嘛，咱们平时一想到就是好像大家都分头行动，各干各的。其实并联谐振电路里的电感和电容也是如此，虽然它们在同一电路中，电流却是分开流动的。你可以理解为它们在各自的“赛道”上，各有各的节奏。电感和电容本身的性质不变，但它们就像两匹“孤狼”，在电流流动的世界里

各自独立，不依赖于对方。但是，它们依然有一种神奇的共振现象。你说奇不奇，像两台车子，虽然开在不同的轨道上，但有个时刻，它们刚好撞到一起，发生了某种“碰撞”，电路在这个点上就变得最“热血沸腾”。

串联和并联谐振这两种方式就是在找一个“频率的高峰”，这个频率一到，电路就会全程“爆发”。并联谐振的特点就是它的“谐振频率”也同样是个关键点，在这里电流最小，电压却最高。就像是你突然间发现，所有的元器件在这个频率下，都陷入了“相互配合”的状态，但它们的状态是“负荷最轻”的，那种“轻松爆发”的感觉，简直就像你吃了一个大大的减压丸，立马感觉畅快无比。

C1LfC21C1LC1LC2CL2XXR实验八 R、L、C串联电路的谐振实验

一、实验目的

1、研究交流串联电路发生谐振现象的条件。

2、研究交流串联电路发生谐振时电路的特征。

3、研究串联电路参数对谐振特性的影响。

二、实验原理

1、R L C串联电压谐振

在具有电阻、 电感和电容元件的电路中，电路两端的电压与电路中的电流一般是不同相的。如果我们调节电路中电感和电容元件的参数或改变电源的频率就能够使得电路中的电流和电压出现了同相的情况。电路的这种情况即电路的这种状态称为谐振。R、L、C串联谐振又称为电压谐振。

在由线性电阻R、电感L、电容c组成的串联电路中，如图8-1所示。

图8-1 R L C串联电路图

当感抗和容抗相等时，电路的电抗等于零即

XL = XC ； ； 2πf L =

X =  L － = 0

则  = arc tg = 0

即电源电压u与电路中电流i同相，由于是在串联电路中出现的谐振故称为串联谐振。

谐振频率用f0表示为

f = f0 =

谐振时的角频率用0表示为

 = 0 =

谐振时的周期用T0表示为

T =T0 = 2 

串联电路的谐振角频率ω0频率f0，周期T0，完全是由电路本身的有关参数来决定的，它们是电路本身的固有性质，而且每一个R、L、C串联电路，只有一个对应的谐振频f0和

周期T0。因而，对R、L、C串联电路来说只有将外施电压的频率与电路的谐振频率相等时候，电路才会发生谐振。在实际应用中，往往采用两种方法使电路发生谐振。一种是当外施电压频率f固定时，改变电路电感L或电容C参数的方法，使电路满足谐振条件。另一种是当电路电感L或电容C参数固定时，可用改变外施电压频率f的方法，使电路在其谐振频率下达到谐振。总之，在R、L、C串联电路中，f、L、C三个量，无论改变哪一个量都可以达到谐振条件，使电路发生谐振。

串联谐振操作说明（带图）

在电力预防性试验中，串联谐振试验装置是用于对电气设备进行绝缘性能检测的一种测试设备，其实测量原理是充分的运用串联谐振电路的概论和实践，通过容抗、感抗的宽泛匹配和模块化电路的制作工艺组合而成的电力预防性试验设备。

串联谐振试验装置的操作方法

（1） 电力电缆的串联谐振试验接线方法

串联谐振试验装置的功能不仅仅只是作用于电力电缆，还可对变压器、GIS、互感器等高电压、大容量的电气设备，下图为串联谐振针对电力电缆的接线图：

串联谐振试验装置接线图

从图中我们可以看出，串联谐振是由变频电源、电抗器、激励变压器、分压器和补偿电容器所组成，在每一个所构成部分在整个串联谐振试验装置系统中都有重要的作用，你们可以根据文字标识再结合串联谐振接线图，基本能完成串联谐振对电力电缆试验时的接线方法。

（2） 串联谐振配置方案介绍

配置方案归根结底就是电容和电感的匹配，在电容一定的情况之下，要通过调整电抗的大小让谐振频率尽量的接近于工频，配置方案有两个阶段，第一阶段是在最初设计时我们需要综合考虑试验对象电容量大小，电压等级，来确定串联谐振试验装置的装机容量和电抗器组合的逻辑性，既要兼顾现场大容量的设备，又要照顾高电压的设备，还要考虑轻便，匹配度等，第二个阶段是在现场使用时如何匹配，通常，我们出厂的串联谐振都会随机配送产品资料，其中就注明了针对当时您设计时考虑的试验对象的具体配置方法，而且这些配置方法都是我们计算后的方法，在您试验之前，只需要您按照要求携带相关的设备即可，极大的减少您的工作时间和工作量，当然，如果您需要了解更多关于串联谐振的配置方案，可与我们公司售后部联系！

串联谐振试验现场

（3） 电力电缆的串联谐振试验操作方法

按照要求接好线之后，做好全场隔离和防护，就可以开机测试了，需要提醒，当对电缆进行试验时，如果您只对其中某一相测试，您要将不用的测试相短接接地，同时确保足够的安全距离，串联谐振属于高电压大容量试验设备，使用时务必严格按照规范和制度执行。

武汉高压研究所——电力试验用串联谐振技术

- 1 - 第一篇 串联谐振原理

本篇将和大家讨论串联谐振电源产生的原理，并分析串联谐振现象的一些特征，探索串联谐振现象的一些基本规律，以便在应用中能更自如的使用串联谐振电源产品和分析在试验过程中发生的一些现象。

一、串联谐振的产生：

谐振是由R、L、C元件组成的电路在一定条件下发生的一种特殊现象。首先，我们来分析R、L、C串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。图1所示R、L、C串联电路，在正弦电压U作用下，其复阻抗为：

式中电抗X＝Xl—Xc是角频率ω的函数，X随ω变化的情况如图2所示。当ω从零开始向∞变化时，X从﹣∞向﹢∞变化，在ω＜ωo时、X＜0，电路为容性；在ω＞ωo时，X＞0，电路为感性；在ω＝ωo时

图1 图2

此时电路阻抗Z(ωo)＝R为纯电阻。电压和电流同相，我们将电路此时的工作状态称为谐振。由于这种谐振发生在R、L、C串联电路中，所以又称为串联谐振。式1就是串联电路发生谐振的条件。由此式可求得谐振角频率ωo如下： 式1

武汉高压研究所——电力试验用串联谐振技术

- 2 -

谐振频率为

由此可知，串联电路的谐振频率是由电路自身参数L、C决定的．与外部条件无关，故又称电路的固有频率。当电源频率一定时，可以调节电路参数L或C，使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振；在电路参数一定时，可以改变电源频率使之与电路固有频率一致而发生谐振。

二、串联谐振的品质因数：

串联电路谐振时，其电抗X(ωo)＝0，所以电路的复阻抗

呈现为一个纯电阻，而且阻抗为最小值。谐振时，虽然电抗X＝XL—Xc=0，但感抗与容抗均不为零，只是二者相等。我们称谐振时的感抗或容抗为串联谐振电路的特性阻抗，