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串联谐振是电流谐振还是电压谐振
2021-09-18

电场能量和磁场能量不断变化,但这部分能量在电场和磁场之间振荡,整个电路的电磁场能量之和保持不变;励磁电源电路的能量转化为电阻加热。


串联谐振和并联谐振区别4并联逆变器在换流时,晶闸管是在全电流运行中被强迫关断的,电流被迫降至零以后还需加一段反压时间,因而关断时间较长。相比之下,串联逆变器更适宜于在工作频率较高的感应加热装置中使用。(7)串联逆变器的晶闸管所需承受的电压较低,用380V电网供电时,采用1200V的晶闸管就行,但负载电路的全部电流,包括有功和无功分量,都需流过晶闸管。逆变晶闸管丢失脉冲,只会使振荡停止,不会造成逆变颠覆。并联逆变器的晶闸管所需承受的电压高,其值随功率因数角φ增大,而迅速增加。但负载本身构成振荡电流回路,只有有功电流流过逆变晶闸管,而且逆变晶闸管偶而丢失触发脉冲时,仍可维持振荡,工作比较稳定。(8)串联逆变器可以自激工作,也可以他激工作。他激工作时,只需改变逆变触发脉冲频率,即可调节输出功率;而并联逆变器一般只能工作在自激状态。(9)在串联逆变器中,晶闸管的触发脉冲不对称,不会引入直流成分电流而影响正常运行;而在并联逆变器中,逆变晶闸管的触发脉冲不对称,则会引入直流成分电流而引起故障。串联谐振和并联谐振区别5(10)串联逆变器起动容易,适用于频繁起动工作的场合;而并联逆变器需附加起动电路,起动较为困难。(11)串联逆变器中的晶闸管由于承受矩形波电压,故du/dt值较大,吸收电路起着关键作用,而对其di/dt要求则较低。在并联逆变器中,流过逆变晶闸管的电流是矩形波,因而要求大的di/dt,而对du/dt的要求则低一些。(12)串联逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)的距离远时,对输出功率的影响较小。如果采用同轴电缆或将来回线尽量靠近(扭绞在一起更好)敷设,则几乎没有影响。而对并联逆变器来说,感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是槽路电容器),否则功率输出和效率都会大幅度降低。(13)串联逆变器感应线圈上的电压和槽路电容器上的电压,都为逆变器输出电压的Q倍,流过感应线圈上的电流,等于逆变器的输出电流。并联逆变器的感应线圈和槽路电容器上的电压,都等于逆变器的输出电压,而流过它们的电流,则都是逆变器输出电流的Q倍。综上所述,并联逆变器和串联逆变器(通称并联或串联变频电源)各有其自己的技术特点和应用领域。从工业加热应用的角度,并联逆变器广泛应用于熔炼、保温、透热、感应加热热处理等各种领域,其功率可以从几千瓦到上万千瓦。串联逆变器广泛应用于熔炼——保温的一拖二炉组以及高Q值高频率的感应加热场合,其功率可以从几千瓦到几千千瓦。目前我国工业上采用的变频电源90%以上属并联变频电源。


串联谐振


电路发生串联谐振时的电流称为谐振电流,用Io表示,当电源电压一定时:


串联谐振回路


不会导致出现可以恢复过电压。当样品击穿时,由于谐振条件的丧失,高压将立即消失,电弧将立即熄灭,恢复工作电压将需要一个很长一段时间我们才能得到恢复,因此在中国再次发展达到闪络电压之前,很容易断开电源。电压恢复过程是一个能量积累的间歇振荡过程,时间长,无过电压恢复。


谐振的作用


当X=0时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小。因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,


在发生串联和并联谐振时,电路两端的电压和电路的总电流都是同相位。此时用电设备和电源之间没有无功功率交换。所以,工厂里常采用并联谐振电路提高线路的功率因数。


电感电抗与频率的关系曲线为直线线性曲线。电感器的感抗值随着其两端频率的增加而线性增加。因此,电感性电抗为正,是成正比的频率(X大号 αƒ),上面的电容电抗公式也是如此,但相反。如果频率或电容增加,则总电容电抗将降低。随着频率接近无穷大,电容器的电抗将减小到几乎为零,从而使电路元件像0Ω的理想导体一样工作。但是当频率接近零或直流电平时,电容器的电抗将迅速增加到无穷大,使其像很大的电阻一样工作,变得更像开路状态。这意味着对于任何给定的电容值,电容电抗与频率“ 成反比 ”。


简谐振动加速度公式


一般情况下,线圈电阻R远远小于XL,因此,忽略R得到,即得谐振频率。


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位相一般是不同的。如果我们调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们位相相同,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。


谐振电路是在具有电阻R、电感L、电容C的交流电路中;一般电路的电压与电流电路中的相位是不同的。


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。


并联谐振时电感和电容上的电压等于电源电压,谐振电流高于总电流许多倍。串联谐振时电感或电容上的电压才高出电源电压很多倍。有的串联谐振电路看上去很像并联谐振,但其实它是串联谐振电路。判断是串联还是并联谐振的关键是看电源或信号源是送到哪两端的。比如收音机和电视机的中频放大电路,在中频变压器的初级,信号是加在LC并联电路两端的,是并联谐振。而在同一个变压器的次级线圈上往往也并联一个电容,看上去也是并联谐振,但其实它是串联谐振,因为信号是从次级线圈上感应出来的,相当与信号串联在LC电路中,而不是加在LC并联电路两端。


电路振荡现象可能逐渐消失,也可能持续不变地维持着。当震荡持续维持时,我们称之为等幅振荡,也称为谐振。


大家知道,如上所述的电力设备其交接或预防性试验用工频进行交流耐压试验是最好的,但由于试品电容量大,需要的设备功率庞大而无法进行现场试验,可替代的调感式串联谐振试验也由于设备大且复杂仅用于对发电机定子的耐压试验和实验室。70年代末,国外电力部门发现了直流耐压试验对橡塑绝缘是无效的且具有危害性,所以,目前,国内已不推荐甚至禁用直流法做XLPE电缆试验。因为XLPE电缆致命的一个弱点是绝缘内容易产生水树枝,在直流电压作用下会迅速变为电树枝并形成放电,加速了绝缘劣化;而单纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐压值并能保持一段时间。国内外的调查研究和实践都表明,直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷,如电缆附件内的机械损伤等。而采用超低频(0。1Hz)交流试验方法设备体积虽减小了,但也有其局限性。首先,目前国内产品均采用半电子半机械(大功率开关每5秒切换一次)方式来产生0。1Hz频率,输出波形无法达到等效性好的正弦方波;其次,试验时间通常要求1小时(三相同做时为1小时,若发现有缺陷时再分相做,每相1小时),工作效率是比较低的;同时,超低频(0。1Hz)耐压试验只适用于中低压、高压XLPE电缆,无法满足超高压电缆主绝缘的试验要求。


并联谐振是一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功功率。谐振时,电路的总电流最小,而支路的电流往往大于电路的总电流,因此,并联谐振也称为电流谐振。


研究共振现象的目的是了解这一客观现象,充分利用科学技术中共振的特点,同时预防产生的危害。根据电路连接的不同,可分为串联谐振和并联谐振。


谐振现象是正弦交流电路的一种特定现象,它在电子和通讯工程中得到广泛应用,但在电力系统中,发生谐振有可能破坏系统的正常工作。


谐振定义:在电路中,当两个元件的能量由电路中的一个电抗模块释放,而另一个电抗模块必须吸收相同的能量时,两个元件的能量相等,即两个电抗元件之间会有能量脉动。


串联谐振的特点


调频信号的电流是等幅、频率随调制信号变化的电流。当此电流通过斜率鉴频器的频率一振幅变换网络时,由于LC并联谐振网络的中心频率为f0,输入的高频信号使LC网络一直处于失谐状态,即工作于谐振曲线上以A为中心的BC之间的区域。当输入信号频率增大时,工作点由A向C移动,对应的输出电压由Uma减小为Umc;反之,当输入信号频率减小时,工作点由A向B移动,对应的输出电压由Uma增大为Umb。当输入信号最大频偏△f变化不大时,线段BC很短,可近似看作直线,因此它所产生的频率-振幅变换作用是线性,输出电压振幅的变化与输入信号频率的变化呈线性关系。因此网络可以将等幅的调频信号变成调幅-调频信号,该信号再经过二极管包络检波器就能够解调出输出信号。


对于现场无功补偿装置未串电抗器、负载快速变化的场合,例如工厂、港口光伏场合等,建议使用静止无功发生器SVG进行无功补偿,全响应时间≤5ms,且是IGBT构成的有源型补偿装置,不会发生谐振,可以实现线性补偿。


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