與您探討串聯(lián)諧振的原理，分析串聯(lián)諧振現(xiàn)象的一些特點(diǎn)，探索串聯(lián)諧振現(xiàn)象的一些基本規(guī)律，讓您在應(yīng)用中更自如地使用串聯(lián)諧振電源產(chǎn)品，分析一些現(xiàn)象在測(cè)試期間發(fā)生的。
串聯(lián)諧振的形成：
諧振是由R、L、C器件組成的電路在一定條件下發(fā)生的一種特殊現(xiàn)象。 首先分析一下R、L、C串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件和諧振時(shí)電路的特性。 圖1所示的R、L、C串聯(lián)電路，在余弦電流U作用下，其復(fù)阻抗為：
式中，電抗X=Xl-Xc是角頻率ω的函數(shù)，X隨ω變化的情況如圖2所示。當(dāng)ω由零變?yōu)椤迺r(shí)，X由-∞變?yōu)?∞，當(dāng)ω<ωo，X<0，電路為容性； 當(dāng)ω>ωo，X>0時(shí)，電路呈感性； =ωo
此時(shí)電路阻抗Z(ωo)=R為純電阻。 電流和電壓同相，我們稱此時(shí)電路的工作狀態(tài)為諧振。 由于這些諧振發(fā)生在R、L、C串聯(lián)電路中，故又稱串聯(lián)諧振。 等式 1 是串聯(lián)電路諧振的條件。 從這個(gè)公式電容器串聯(lián)和并聯(lián)特點(diǎn)，可以得到諧振角頻率ωo如下：
共振頻率為
可見(jiàn)，串聯(lián)電路的諧振頻率是由電路本身的參數(shù)L和C決定的。 它與外界條件無(wú)關(guān)，故又稱電路的固有頻率。 當(dāng)電源的頻率一定時(shí)，可以調(diào)整電路參數(shù)L或C，使電路的固有頻率與電源的頻率一致，從而發(fā)生諧振； 當(dāng)電路的頻率一定時(shí)，可以改變電源的頻率，使其與電路的固有頻率一致。 發(fā)生共振。
串聯(lián)諧振電源在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的特點(diǎn)：
1、所需電源容量大大降低。 串聯(lián)諧振電源借助諧振檢波器和被測(cè)產(chǎn)品的電容諧振形成大電流和高壓。 在整個(gè)系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功功耗的部分。 因此，測(cè)試所需的電源只是測(cè)試容量。 1/Q。
2、設(shè)備重量和體積大大減小。 在串聯(lián)諧振電源中，不僅省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗(yàn)變壓器，而且諧振勵(lì)磁電源只需要1/Q的試驗(yàn)容量，大大降低了系統(tǒng)的重量和體積，通常是普通測(cè)試裝置的1/3-1/5。
3、改善輸出電流的波形。 諧振電源是一種諧振混頻電路，可以改善輸出電流的波形畸變，獲得良好的余弦波形，有效避免被測(cè)產(chǎn)品被紋波峰誤擊穿。
4、防止大的漏電電壓凍傷故障點(diǎn)。 在串聯(lián)諧振狀態(tài)下，當(dāng)被試物絕緣薄弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即失諧，回路電壓迅速升高到正常試驗(yàn)電壓的1/Q。 然而，當(dāng)采用并聯(lián)諧振或試驗(yàn)變壓器法進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，擊穿電壓立即上升數(shù)十倍。 兩者相比，漏電壓與擊穿電壓相差數(shù)百倍。 因此，串聯(lián)諧振能有效發(fā)現(xiàn)絕緣薄弱環(huán)節(jié)，不用擔(dān)心因漏電電壓過(guò)大而凍傷故障點(diǎn)。
5、不會(huì)有任何恢復(fù)過(guò)流。 當(dāng)測(cè)試產(chǎn)品發(fā)生故障時(shí)，由于失去諧振條件，大電流會(huì)立即消失，電弧會(huì)立即熄滅，電流恢復(fù)的恢復(fù)過(guò)程很長(zhǎng)，很容易切斷電源再次達(dá)到閃光電流之前供應(yīng)。 這些電流的恢復(fù)過(guò)程是能量積累的間歇振蕩過(guò)程，過(guò)程較長(zhǎng)，不會(huì)出現(xiàn)恢復(fù)過(guò)流。
串聯(lián)諧振裝置是華鼎電源在多年工頻諧振升壓裝置研究、生產(chǎn)和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的新一代諧振升壓裝置。 變頻諧振試驗(yàn)是一種全新的高壓試驗(yàn)方法。 借助檢波器和被測(cè)產(chǎn)品的電容實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振，從而在被測(cè)產(chǎn)品上得到大電流和高電壓。 是當(dāng)前大電流測(cè)試的一種新方式和時(shí)尚。 美國(guó)早已廣泛使用。 變頻諧振試驗(yàn)適用于大容量大電流電容器試驗(yàn)產(chǎn)品，如發(fā)電機(jī)、大型變壓器、GIS及高壓交聯(lián)電力電纜等，是交接和預(yù)防的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)裝置測(cè)試。
諧振的定義：電容和電感器件的線性無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)中，端口電流和電壓以一定頻率的余弦激勵(lì)（達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)）同相的現(xiàn)象。 諧振電路分為并聯(lián)諧振電路和串聯(lián)諧振電路。 這次我們主要討論串聯(lián)諧振電路的應(yīng)用。
在電子設(shè)備中，往往需要完成在眾多不同頻率信號(hào)中只選擇某一頻率信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)濾除其他頻率信號(hào)的任務(wù)，如（廣播電視等）。 最常用的具有選頻功能的電路是諧振電路，所以諧振電路的功能之一就是選頻。
另外，變頻諧振試驗(yàn)法主要用于電容值較大的容性電力設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)，此類電力設(shè)備包括交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（XLPE）、全封閉高壓-電壓組合家電（GIS）、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、大型變壓器、架空電力線、電力電容器等。這種效應(yīng)主要是由于被測(cè)電容器兩端的電流是電源電流的Q倍在共振; 源的激勵(lì)功率僅為諧振時(shí)電容C上電功率容量的1/Q，Q越大，激勵(lì)功率越小。 基于以上兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，串聯(lián)變頻諧振對(duì)電容測(cè)試產(chǎn)品進(jìn)行交流耐壓測(cè)試已成為一種流行趨勢(shì)。
串聯(lián)諧振形成的條件
串聯(lián)諧振電路由電感線圈和電容器串聯(lián)組成。 其電路模型如下圖所示，其中R和L分別為線圈的內(nèi)阻和電感，C為電容在角頻率下的電容量
在余弦電流w的作用下，該電路的復(fù)阻抗為：
式中，感抗XL=wl，容抗XC=1/wc，檢測(cè)X=XL-XC，阻抗角ΨZ=arctg（X/Z）都是傳感器角頻率ω的函數(shù)電源。 諧振時(shí)，U'S和I'同相，即ψ=0，所以電路諧振時(shí)，X=0電容器串聯(lián)和并聯(lián)特點(diǎn)，即XL=XC，wl=1/wc。
串聯(lián)諧振的頻率，電路的固有頻率
當(dāng)電源的角頻率為w=w0（f=f0）時(shí)，電路發(fā)生串聯(lián)諧振。 由前面的多項(xiàng)式wl=1/wc可得：w0=或f0= 多項(xiàng)式說(shuō)明，當(dāng)RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)，w0（或f0）僅取決于電路參數(shù)L和C，當(dāng)L和C為常數(shù)，w0（或f0）也是突然確定的，所以w0（或f0）稱為電路的固有頻率。
對(duì)于給定的R、L、C串聯(lián)電路，當(dāng)電源的角頻率等于電路的固有頻率時(shí)，電路發(fā)生諧振。 如果電源的頻率w一定，要使電路產(chǎn)生諧振，可以通過(guò)改變電路參數(shù)L或C來(lái)改變電路的固有頻率w0，使電路在w=w0時(shí)產(chǎn)生諧振。 調(diào)整L或C使電路產(chǎn)生諧振的過(guò)程稱為諧振。
通過(guò)形成共振條件的原因，可以看出形成共振的調(diào)整方法有兩種。
調(diào)節(jié)L或C使電路產(chǎn)生諧振。 電感器件與電容器件的關(guān)系為：L=L0=； C=C0=。 調(diào)整電源的頻率，使電源的輸出頻率等于電路的固有頻率：W=W0=。
可見(jiàn)，要使電路滿足諧振條件，可以通過(guò)改變L、C或f來(lái)實(shí)現(xiàn)。 諧振時(shí)，電路的復(fù)電阻Z=R+j[?L-(1/?C)]=R為純內(nèi)阻，此時(shí)阻抗為最小值，阻抗角?=0 . 如果外加電流的有效值U與電路中的內(nèi)阻R為固定值，則電路中電流的有效值在諧振時(shí)達(dá)到最大值I0=I(f0)=U/R。
串聯(lián)諧振具有以下特點(diǎn)：
(1)電壓與電流同相，電路為純阻性；
(2)阻抗最小，電壓最大。 由于諧振，檢測(cè)X=0，所以Z=R+jX=R，其值最小，電路中電壓I=U/R=I0最大；
(3)電感的端電流UL和電容的端電流UC大小相等，相位相反，相互補(bǔ)償，外加電流與內(nèi)阻上的電流平衡，即UR =Ui;
(4) 電感器或電容器的端電流可能大大超過(guò)施加電流。 電感或電容的端電流與外電流之比為串聯(lián)諧振電路的質(zhì)數(shù)Q：
FM系列諧振耐壓試驗(yàn)裝置是北京華鼎電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的經(jīng)典配置，由于配置電流可達(dá)108kV，高壓電壓可達(dá)4A，該裝置可完成所有交流耐壓試驗(yàn)35KV變配電廠設(shè)備。 也兼容10KV變配電廠所有電力設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)。 變配電廠產(chǎn)品有：35kV高壓電纜、高壓開(kāi)關(guān)、避雷器、母線管、絕緣子、互感器、電力變壓器等（以上電力產(chǎn)品均可為35kV或10kV ). 該裝置采用優(yōu)質(zhì)配件制造。 檢波器經(jīng)過(guò)惡劣環(huán)境老化測(cè)試，可從3米高處跌落無(wú)損。 內(nèi)部灌注高壓絕緣固體油脂，外部采用鋼化玻璃鋼，可適應(yīng)不同環(huán)境、氣候條件和海拔高度。 是各35kV變配電廠、10kV變配電廠必備的高壓預(yù)防性試驗(yàn)設(shè)備。
二、測(cè)試參數(shù)（供參考）
1.35KV/電纜1000m，電容≤0.095μF，測(cè)試頻率30-300Hz，測(cè)試電流52KV。
2.10KV/電纜2000m，電容≤0.74μF，測(cè)試頻率30-300Hz，測(cè)試電流22KV。
3、35KV開(kāi)關(guān)、絕緣子、母線交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電流不超過(guò)100KV。
4、10KV開(kāi)關(guān)、絕緣子、母線交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電流不超過(guò)42KV。
5.35KV變壓器交流耐壓測(cè)試，電容≤0.02μF，測(cè)試頻率30-300Hz，測(cè)試電流68KV。
6、10KV變壓器交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電流28KV
.3. 工作環(huán)境（檢波器下禁止有地網(wǎng)或鐵板、鐵網(wǎng)等金屬物，否則易燒毀檢波器）
1、環(huán)境溫度：-150C-450C；
2、相對(duì)溫度：≤90%RH；
3、海拔高度：≤2500米；