諧振電路在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中,電路兩端的電壓與其中電流相位一般是不同的。如果調(diào)節(jié)電路元件(L或C)的參數(shù)或電源頻率,可以使它們相位相同,整個(gè)電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達(dá)到這種狀態(tài)稱之為諧振。在諧振狀態(tài)下,電路的總阻抗達(dá)到極值或近似達(dá)到極值。研究諧振的目的就是要認(rèn)識(shí)這種客觀現(xiàn)象,并在科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)上充分利用諧振的特征,同時(shí)又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。按電路聯(lián)接的不同,有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。
國電西高GDTF系列變電站變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置
在電感和電容并聯(lián)的電路中,當(dāng)電容的大小恰恰使電路中的電壓與電流同相位,即電源電能全部為電阻消耗,成為電阻電路時(shí),叫作并聯(lián)諧振。
串聯(lián)諧振頻率
首先,諧振是在一定條件下由R、L和C元件組成的電路的特殊現(xiàn)象。
A、B為Φ4螺母,用于機(jī)械絕緣節(jié)時(shí)需要拆除A、B間銅引接片,在電氣絕緣節(jié)使用時(shí)連接。
頻率繼續(xù)降低,感抗越來越小,容抗越來越大,直到感抗可以忽略,此時(shí)串聯(lián)電路中電流與只存在一個(gè)電容時(shí)幾乎相同,好像電感不存在。根據(jù)串聯(lián)電路兩端電壓和其中的電流計(jì)算電容量,與沒有電感幾乎是相同的。頻率非常低時(shí),就可以認(rèn)為是完全相同。
同種介質(zhì)材料,相同尺寸的電容器,容值越大諧振頻率相對(duì)越低。
并聯(lián)諧振阻抗
國家規(guī)定:電力網(wǎng)的額定電壓分有500KV、220KV、110KV、63KV、35KV、10kV。為保證電力設(shè)備端電壓不超過額定電壓的±5%,通常允許發(fā)電機(jī)額定電壓比電網(wǎng)額定電壓高5%,末端受電變電站端電壓比電網(wǎng)額定電壓低5%。
利用串聯(lián)諧振產(chǎn)生工頻高電壓,應(yīng)用在高電壓技術(shù)中,為變壓器等電力設(shè)備做耐壓試驗(yàn),可以有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)備中危險(xiǎn)的集中性缺陷,是檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度的最有效和最直接的方法。應(yīng)用在無線電工程中,常常利用串聯(lián)諧振以獲得較高的電壓國電西高。
防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在諧振狀態(tài),當(dāng)被試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí),電路立即脫諧(電容量變化,不滿足諧振條件),回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的1/Q。而采用并聯(lián)諧振或者傳統(tǒng)試驗(yàn)變壓器的方式進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí),擊穿電流立即上升幾十倍,兩者相比,短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。所以,串聯(lián)諧振能有效地找到絕緣弱點(diǎn),又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的憂患。
電力系統(tǒng)按供電范圍的大小和電壓等級(jí)的高低,電力網(wǎng)可分為地方電力網(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)和超高壓輸電網(wǎng)三種類型。一般情況下,地方電力網(wǎng)電壓不超過35kV,區(qū)域電力網(wǎng)電壓為110~220kV,電壓為330kV及以上的為超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)。
電壓在某一段時(shí)間內(nèi)急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象,稱為電壓波動(dòng);周期性電壓急劇變化引起電源光通量急劇波動(dòng)而造成人的視覺感官不舒適的現(xiàn)象,稱為閃變。電壓波動(dòng)和電壓閃變是由電弧爐、軋機(jī)、電弧焊機(jī)等波動(dòng)負(fù)荷引起的。
串聯(lián)和并聯(lián)的公式
串聯(lián)電路中電流處處相同。這個(gè)相同,不僅是有效值相同,而且瞬時(shí)值也相同,也就是說,任何時(shí)刻都相同。我們又知道,電感和電容中電流與兩端電壓不同相,電容兩端電壓落后于電流90度,而電感兩端電壓超前于電流90度?,F(xiàn)在電感和電容中電流相位相同,所以電感兩端電壓與電容兩端電壓相位相反,也就是說,任何時(shí)刻電容和電感上的電壓是互相“抵消”的。
根據(jù)上面的分析,還可以知道,測量電容或電感的結(jié)果,與測量時(shí)使用的頻率有關(guān)。電路中總有分布電容和分布電感,這些分布電容和電感會(huì)影響測量結(jié)果,而且在離諧振頻率比較近的地方,會(huì)造成很大的影響。因此測量電容或電感,應(yīng)該使用與實(shí)際工作頻率比較接近的頻率去測量,這樣比較能反映實(shí)際情況。