谐振电路在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。如果调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们相位相同,整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。研究谐振的目的就是要认识这种客观现象,并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征,同时又要预防它所产生的危害。按电路联接的不同,有串联谐振和并联谐振两种。
国电西高GDTF系列变电站变频串联谐振试验装置
在电感和电容并联的电路中,当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位,即电源电能全部为电阻消耗,成为电阻电路时,叫作并联谐振。
串联谐振频率
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。
A、B为Φ4螺母,用于机械绝缘节时需要拆除A、B间铜引接片,在电气绝缘节使用时连接。
频率继续降低,感抗越来越小,容抗越来越大,直到感抗可以忽略,此时串联电路中电流与只存在一个电容时几乎相同,好像电感不存在。根据串联电路两端电压和其中的电流计算电容量,与没有电感几乎是相同的。频率非常低时,就可以认为是完全相同。
同种介质材料,相同尺寸的电容器,容值越大谐振频率相对越低。
并联谐振阻抗
国家规定:电力网的额定电压分有500KV、220KV、110KV、63KV、35KV、10kV。为保证电力设备端电压不超过额定电压的±5%,通常允许发电机额定电压比电网额定电压高5%,末端受电变电站端电压比电网额定电压低5%。
利用串联谐振产生工频高电压,应用在高电压技术中,为变压器等电力设备做耐压试验,可以有效的发现设备中危险的集中性缺陷,是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。应用在无线电工程中,常常利用串联谐振以获得较高的电压国电西高。
防止大的短路电流烧伤故障点。在谐振状态,当被试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐(电容量变化,不满足谐振条件),回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行交流耐压试验时,击穿电流立即上升几十倍,两者相比,短路电流与击穿电流相差数百倍。所以,串联谐振能有效地找到绝缘弱点,又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
电力系统按供电范围的大小和电压等级的高低,电力网可分为地方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。一般情况下,地方电力网电压不超过35kV,区域电力网电压为110~220kV,电压为330kV及以上的为超高压远距离输电网。
电压在某一段时间内急剧变化而偏离额定值的现象,称为电压波动;周期性电压急剧变化引起电源光通量急剧波动而造成人的视觉感官不舒适的现象,称为闪变。电压波动和电压闪变是由电弧炉、轧机、电弧焊机等波动负荷引起的。
串联和并联的公式
串联电路中电流处处相同。这个相同,不仅是有效值相同,而且瞬时值也相同,也就是说,任何时刻都相同。我们又知道,电感和电容中电流与两端电压不同相,电容两端电压落后于电流90度,而电感两端电压超前于电流90度。现在电感和电容中电流相位相同,所以电感两端电压与电容两端电压相位相反,也就是说,任何时刻电容和电感上的电压是互相“抵消”的。
根据上面的分析,还可以知道,测量电容或电感的结果,与测量时使用的频率有关。电路中总有分布电容和分布电感,这些分布电容和电感会影响测量结果,而且在离谐振频率比较近的地方,会造成很大的影响。因此测量电容或电感,应该使用与实际工作频率比较接近的频率去测量,这样比较能反映实际情况。