串聯諧振試驗裝置又叫串聯諧振，分為調頻式和調感式。一般是由變頻電源、勵磁變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構成串聯諧振連接方式；分壓器并聯在被試品上，用于測量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護信號。

　　在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現純電阻性，這種現象叫串聯諧振。當電路發(fā)生串聯諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +（XC-XL）^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。

　　串聯諧振的特點

　　電路呈純電阻性，端電壓和總電流同相，此時阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯諧振也稱電壓諧振。 在電力工程上，由于串聯諧振會出現過電壓、大電流，以致損壞電氣設備，所以要避免串聯諧振。 在電感線圈與電容器并聯的電路中，出現并聯電路的端電壓與電路總電流同相位的現象，叫做并聯諧振。 并聯諧振電路總阻抗最大，因而電路總電流變得最小，但對每一支路而言，其電流都可能比總電流大得多，因此電流諧振又稱電流諧振。 并聯諧振不會產生危及設備安全的諧振過電壓，但每一支路會產生過電流。

　　串聯諧振原理

　　我們已知，在回路頻率

　　時，回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統(tǒng)品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。先通過調節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯諧振，再在回路諧振的條件下調節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產生較高的試驗電壓。

　　串聯諧振電路的特征圖解

　　1.電路阻抗Z最小，且為純電阻，即Z=R。

　　諧振時諧振時，阻抗的虛部為零值，阻抗角為零。

　　2.電路中的電流I達到最大值（US一定），且與電源電壓同相位。

　　電路發(fā)生串聯諧振時的電流稱為諧振電流，用 I0 表示。

　　當電源電壓一定時：

　　可根據RLC串聯電路的電流是否達到最大來判斷電路是否發(fā)生了串聯諧振。

　　3.L、C上電壓大小相等，方向相反，相互抵消。

　　則：

　　因此串聯諧振又稱電壓諧振。

　　諧振時電感和電容兩端的等效阻抗為0，相當于短路。

　　4.電阻上的電壓等于電源電壓，達到最大值。

　　5.功率問題

　　（1）有功功率為

　　電源發(fā)出的功率就是電路電阻消耗的功率，且功率最大。

　　（2）功率因數

　?。?）無功功率為

　　諧振時，電路不從外部吸收無功功率，但電路內部的電感與電容之間周期性地進行磁場能量與電場能量的交換。

　?。?）電路的復功率：

　　6.能量問題

　　電容和電感上的總能量為

　　諧振時，設：

　　則：

　　串聯諧振時的電磁場能量

　　諧振時，電感電容儲能的總值與品質因數的關系：

　　品質因數Q是反映諧振回路中電磁振蕩程度的量。

　　諧振時，電感、電容無功功率與電路有功功率關系：

　　諧振時，電感或電容中的無功功率與電路有功功率比值即為品質因數。

　　串聯諧振試驗系統(tǒng)裝置工作原理分析

　　1、串聯諧振系統(tǒng)介紹

　　串聯諧振試驗系統(tǒng)裝置是利用在工作頻率下電抗器的感抗和電纜電容的容抗產生諧振的原理來產生高電壓的。典型的串聯諧振試驗系統(tǒng)的簡化線路如圖2a所示，可調自耦變壓器T1為勵磁變壓器T2提供一個可變的工作電壓，T2供給諧振回路功率，并將試品回路與電源回路隔開，電容器C代表試品電容及其它并聯電容，例如電壓分壓器電容、套管電容等等。電感L代表可變電抗器，其電感量L調節(jié)至抵消電容C的容抗時，回路將達到諧振狀態(tài)。

　　圖2b所示的是串聯諧振試驗系統(tǒng)的等效電路，假定勵磁變壓器無損耗，它的漏感集中到電抗器L的電感內，系統(tǒng)的總損耗用串聯電阻R表示，則可得

　　式中：Uc為電容電壓；U為勵磁變壓器輸出電壓；XL為電抗器的感抗；Xc為系統(tǒng)容抗；R為系統(tǒng)總損耗。

　　在諧振狀態(tài)下

　　式中：ω為電源角頻率；Q為諧振回路的品質因素。

　　對于高質量電容性負載，典型系統(tǒng)的Q值在50-80之間。在諧振狀態(tài)下，諧振回路中的電流I與勵磁變壓器電壓U同相。因此輸入功率為存有功率P，即cosφ=1，P=UIcosφ=UI。

　　在諧振狀態(tài)下，電容負載C上的無功功率Wc為

　　Wc=UcI=QUI=QP （3）

　　因此，饋電回路元件，如斷路器、調壓器、接觸器等的額定容量降到了所需無功功率的1/Q，大大降低了對供電系統(tǒng)的要求。

　　2、串聯諧振畸變

　　前面已經假定了在穩(wěn)態(tài)條件下輸入電壓無畸變，電壓增益函數，即Uc對U之比可以表示為

　　該函數可以簡化成

　　式中：n為輸入電源頻率的諧波（n》l）。

　　所以，當串聯諧振回路在輸入電源頻率下（n=1）調諧時，會產生產生很大的電壓增益，減弱了輸人電源頻率各次諧波對系統(tǒng)的影響。這種串聯諧振回路典型的諧波畸變水平總低于0.5%。

　　3、串聯諧振試驗系統(tǒng)的暫態(tài)計算

　　一個串聯諧振回路，由閃絡產生的電弧熄滅所引起的輸出電壓的恢復速率是很慢的，該恢復電壓可用下式表示

　　在公式（5）中，時間t是從電弧熄滅瞬間算起，指數ωt/2Q可以用閃絡后的周波數N這一變量改寫成

　　ωt/2Q=Nπ/Q （6）

　　當Nπ/Q≈3或者當N≈Q時，式（5）給出的電壓Uc（t）將恢復到原值的96%，因此，經一次閃絡后大約需Q個周波，電源才能將負載電容充電到全電壓，通常，試驗裝置的過載保護在遠未達到這個數值之前便已動作了。

　　4、串聯諧振試驗系統(tǒng)的調諧

　　通過調節(jié)電抗器鐵芯氣隙，使電抗器的電感量連續(xù)地從鐵芯完全閉合時的最大值改變到鐵芯完全打開時的最小值（通常，電抗器能在4%至90%的鐵芯氣隙范圍內進行調諧），當電抗器感抗與回路容抗相等時，系統(tǒng)達到諧振。此時

　　ωL=1/ωC

　　式中：L為電抗器電感；C為負載電容；ω為角頻率（ω=2πf，f為輸入電源頻率）。

　　以上是對串聯諧振試驗系統(tǒng)裝置工作原理的簡單分析，武漢鼎升電力自動化有限責任公司是串聯諧振試驗裝置的生產廠家，我公司生產的串聯諧振試驗裝置榮獲多項國家技術專利，經各省級計量技術研究院等機構認證?？砂纯蛻粢筇厥舛ㄖ?0KV、35KV、110KV、220KV、500KV電壓等級的串聯諧振試驗裝置。DAXZ串聯諧振試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，串聯諧振試驗系統(tǒng)人機交互界面友好。