一文轻松搞懂“串联谐振电路”

　　在电路中感抗和容抗的作用刚好相反，在电感器中，电压超前电流，在电容器中，电压滞后电流，两者电压与电流都存在90°的相位差。因此，在L与C的串联电路中，通过电感与电容的电流相同，两者电压相位差为180°，当L与C两端电压大小相等时，它们相互抵消，此时测量LC两端电压，值为0。这种情况是不是很神奇呢，现在我们来研究下它是如何发生的。

国电西高GDTF系列电缆变频串联谐振试验装置

　　提到电容电感，我们先回顾一下品质因数Q，Q定义为电抗与电阻的比值。电抗会随着频率改变。感抗在频率最低时最小，随着频率的增高而增大，容抗在频率最低时最大，随着频率的增高而减小。那么，在任意L与C的串联电路中，逐渐改变信号源的频率，在某一个频率值上，感抗与容抗大小刚好相等，我们把这种特殊情况称为谐振，这个频率称为谐振频率，这种电路称为串联谐振电路。

　　在LC串联电路中,当信号源频率比谐振频率低时，容抗大于感抗，随着频率逐渐降低，电容器的容抗会变得更大，电感器的感抗会变得更小，这样，电路总电抗会随着频率的减小而增大，因此，随着频率的降低，电路中电流变小；当频率比谐振频率高时，感抗大于容抗，随着频率增高，容抗变得更小，而感抗变得更大，这时电路中总电抗会随着频率的增高而增大，因此，随着频率的增高，电路中的电流变小。由此，我们得出一个非常重要的结论：LC串联电路中频率等于谐振频率时，电路中电流最大，当高于或低于谐振频率时，电路中电流减小。

　　你也许会问，那谐振情况下L与C的电压是多大呢？通常情况下，L与C的电压都非常大，互感器测试仪，一般是施加到电路上的电压的Q倍。这里举个例子，在Q值为10的LC串联电路中，如果信号源提供的电压为10V，那么电感器和电容器两端的电压是100V，不用担心，这两者电压存在180°的相位差，相加后电路总电压依然是10V。电容电感两端高压的产生是因为存储在电容器电场和电感器磁场中的能量，在每个周期内，在电容器与电感器间来回转移。

　　在搞清楚了这层关系后，我们就可以运用串联谐振的特质来设计一些实用电力试验装置。其基本原理是利用励磁变压器激发串联谐振回路，通过调节变频控制器的输出频率，使回路电感L和电容C串联谐振。变频控制器为整套设备提供电源，并把幅值和频率都固定的380V或220V工频正弦交流电转变为幅值和频率可调的正弦波。励磁变压器将变频电源输出的电压升到合适的试验电压。高压电抗器L与试品C发生串联谐振，谐振电压即为加到试品C上的电压，通过调节变频电源的输出电压就可以实现对电容试品C的高压试验了。

　　国电西高GDTF系列电缆变频串联谐振试验装置特点：

　　·6~500kV电压等级的电缆耐压试验装置，体积小，重量轻，便携式；

　　·单人即可现场搬运，的部件重量不超过30kg；

　　·电源采用220V单相电源或380V单相电源，方便现场取电；

　　·电抗器部分采用干式环氧浇注，美观可靠，适合各类电缆的要求。

　　·采用了正交非同步固定式载波调制方式，确保在整个频率区间内输出波形良好。