串聯諧振的產生及其應用
特高壓電力旗下的串聯諧振可以幫助眾多電力工作者更加方便的進行各類電力測試。
諧振的產生
在有電阻、電感、電容的交流電路中,電路兩端的電壓、電流、相位有些不同。如果調整電感和電容的參數或電源頻率,可以使相位相同,電路呈純電阻性,電路達到這種狀態為諧振。
諧振就是物理做簡諧振動,物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比,且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動。其動力學方程式是F=-kx。 諧振的現象是電流增大和電壓減小,越接近諧振中心,電流表電壓表功率表轉動變化快,但是和短路得區別是不會出現零序量。
在物理學里,有一個概念叫共振:當策動力的頻率和系統的固有頻率相等時,系統受迫振動的振幅最大,這種現象叫共振。電路里的諧振其實也是這個意思:當電路的激勵的頻率等于電路的固有頻率時,電路的電磁振蕩的振幅也將達到峰值。實際上,共振和諧振表達的是同樣一種現象。這種具有相同實質的現象在不同的領域里有不同的叫法而已。
諧振應用
收音機利用諧振現象收音機利用的就是諧振現象。轉動收音機的旋鈕時,就是在變動里邊的電路的固有頻率。忽然,在某一點,電路的頻率和空氣中原來不可見的電磁波的頻率相等起來,于是,它們發生了諧振。遠方的聲音從收音機中傳出來。這聲音是諧振的產物。
諧振電路
由電感L和電容C組成的,可以在一個或若干個頻率上發生諧振現象的電路,統稱為諧振電路。在電子和無線電工程中,經常要從許多電信號中選取出我們所需要的電信號,而同時把我們不需要的電信號加以抑制或濾出,為此就需要有一個選擇電路,即諧振電路。另一方面,在電力工程中,有可能由于電路中出現諧振而產生某些危害,例如過電壓或過電流。所以,對諧振電路的研究,無論是從利用方面,或是從限制其危害方面來看,都有重要意義。
諧振時特性
諧振電路在諧振時的特性有
1.諧振阻抗Z0為純電阻,其值為最小,即Z0=R。
2.電流與電源電壓同相位,即φ=ψu-ψi=0。
3.電流的模達到最大值,即I=I0=US/R0 ,I0稱為諧振電流。
4.L和C兩端均可能出現高電壓,即
UL0=I0XL0=(US/R)XL0=QUS
UC0=I0XC0=(US/R)XC0=QUS
可見當Q>>1時,即有UL0=UCO>>US,故串聯諧振又稱為電壓諧振。這種出現高電壓的現象,在無線電和電子工程中極為有用,但在電力工程中卻表現為有害,應予以防止。