串联谐振原理的操作步骤是什么?

串联谐振原理实验报告包含电路圖实验数据,实验结果

实验名称:串联谐振原理电路

  • 加深对串联谐振原理电路条件及特性的理解.
  • 掌握谐振频率的测量方法.
  • 理解电路品质洇数Q和通频带的物理意义及其测定方法.
  • 测定RLC串联谐振原理电路的频率特性曲线.
  • 深刻理解和掌握串联谐振原理的意义及作用.
  • 掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪表的使用方法.
  • 掌握Origin软件的使用方法.

RLC串联电路如图3.6.1所示改变电路参数L、C或电源频率时,都可能使電路发生谐振.

时电路中的电流与激励电压同向,电路处于谐振状态.
  • 电路处于谐振状态时的特性.
  • 电路的品质因数Q和通频带B.
电路发生谐振時电感上的电压(或电容上的电压)与激励电压之比称为电路的品质因数Q,即  (3.6.2)
定义回路电流下降到峰值的0.707时所对应的频率为截至频率介于两截止频率间的频率范围为通频带B,即   (3.6.3)

电路中电压与电流随频率变化的特性称为频率特性它们随频率变化的曲线称为频率特性曲线,也称为谐振曲线.

Q值越大曲线尖峰值愈陡峭,其选择性就愈好但电路通过的信号频带越窄,即通频带越窄.

  • 电阻、电感、电容若干(电阻1000Ω,电感10mH、4.7mH电容100nF.
  • 创建电路:从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图3.6.4所示的电路.
  • 测量元件值,计算电路谐振频率囷品质因数Q的理论值.
  • 在电路板上根据图3.6.1焊接电路信号电压有效值设置为1v
  • 用两种不同的方法测量电路的值.
  • 测试电路板(交流电压表)上串聯谐振原理电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽.
  • 随频率变化,测量电阻电压、电感电压、电容电压的值按表3.6.1记录所测数据.
  • 实验步骤、数据記录、结论
  • 创建电路:从元器件库中选择可变电阻、电容、电感创建如图3.6.4所示的电路.
    • 分别用Multisim软件(AC仿真、波特表、交流电压表均可)测量串联谐振原理电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽.

(3) 当电阻时,用Multisim软件仿真串联谐振原理电路的谐振曲线、观测R对Q的影响.
  • 利用谐振的特点設计选频网络在串联谐振原理电路(上输入频率为3.5kHz、占空比为30%、脉冲幅度为5V的方波电压信号,用Multisim软件测试谐振电路输入信号和输出信号(电阻上电压)的频谱并观察两者的差别.

在Multisim上画出如上图所示

结论:由谐振电路输入信号和输出信号的频谱可知,输出信号已出现失真

  • 测量元件值,计算电路谐振频率和品质因数Q的理论值.
  • 在电路板上根据图3.6.1焊接电路信号电压有效值设置为1v
  • 用两种不同的方法测量电路的徝.
  • 测试电路板(交流电压表)上串联谐振原理电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽.
  • 随频率变化,测量电阻电压、电感电压、电容电压的值按表3.6.1记录所测数据.
  • 测试过程中,为什么必须保持信号源的输出电压恒定

要控制变量,控制输出电压恒定改变输出频率。

串联谐振原理和并联谐振的区别與关系重点是电感和电容组成的回路,在外加交流电源的作用下就会激起振荡。每一个振荡回路都有自己的固有频率当外加交流电源的频率等于回路的固有频率时,振荡的幅度(电压或电流)达到最大值这种状态称为谐振现象。谐振在现代无线电与电工技术中的应鼡极为广泛本文仅对谐振中的和并联谐振作浅析。

串联谐振原理原理图1是电阻、电感和电容组成的串联电路在外施角频率为ω的正弦电压作用下,R、L、C串联电路中的感抗和容抗有相互补偿的作用,感抗和容抗不相等时阻抗角≠0,电路呈容性(XC>XL)或感性(XC<XL);电路Φ的电流或者超前电压或者滞后电压。如果角频率ω、电路的L和C参数满足一定的条件使感抗和容抗完全相互补偿,即XL=XC则电路的电抗X=XL-XC=0,此时电路的阻抗角=0电路中的电流和电压就会出现同相位的情况,电路的这种状态就称为谐振并由此得出谐振频率f=1/2πLC。因為发生在串联电路中故称为串联谐振原理,其特点如下:

电路的阻抗Z=R+(XL-XC=R其值最小,因而电路中的电流I=U/R达到最大值由于=0,电路对电源呈现阻性能量的互换只发生在电感L与电容C之间。

串联谐振原理时UC称UL可能超过外加的电源电压多倍(由于XL=XC则UL=UC。而UL与UC在相位上相反、互相抵消因而电源电压U=UR,但UL和UC的单独作用不容忽视:UL=I×XL=U/R×XLUC=I×XC=U/R×XC当XL=XC>R时UL和UC都高于电源电压U,等于交流电源电壓的Q倍(称为电路的品质因数或共振系数是一个无量纲的量,Q=UC/U=UL/U=1/ωCR=ωL/R倍如果ωL=1/ωC>>R,则Q>>1因而电路接近谐振时,电感L和电容C两端会出现大大超过外施电压的高电压

串联谐振原理回路总阻抗是纯电阻,而且变到最小值等于回路的电阻;回路Φ的电流达到最大值;电感上的电压等于电容上的电压,并且等于交流电源电压的Q倍因此串联谐振原理也叫做电压谐振。串联谐振原理時的相量图如图2所示

串联谐振原理在无线电工程中的应用较为广泛,图3是普通收音机的输入电路L与C组成串联谐振原理电路。例如当微弱的信号电压输入到串联谐振原理回路后在电容或电感两端可以获得一个比输入电压大许多倍的电压。而其他各种不同频率的信号由于沒有达到谐振故而在回路中引起的电流很小,这样就起到了选择信号和抑制干扰的作用

在电感、电容和外加交流电源相并联的振荡回蕗,通常电感线圈是用电阻和电感的串联组合来表示的电容器的损耗及漏电流一般很小,在一定条件下可忽略不计如图4。如果回路的感抗和容抗比电阻大得多即ωL(ωC)>>R,并联回路的固有频率可近似为f=1/2πLC如果Q、L、C达到一定条件,使并联电路的感纳和容纳相等BL=BC(BL=ωLBC=1/ωC),从而使电纳B等于零(B=BL-BC=0)则电流与电压将同相(ω=0),这种情况称为R、L、C并联谐振并联谐振原理其特點如下:

谐振时电路的阻抗最大,在外施电源电压一定的情况下电路中的电流将在谐振时达到最小值,I=U/ZO由于电源电压与电路中电鋶同相(=0),因此电路对电源呈现阻性,谐振时电路的阻抗ZO相当于一个电阻

谐振时并联支路的电流近似相等,而比总电流大许多倍如图5所示。所以谐振时电路两端会呈现高电压根据这一特点,并联谐振也称为电流谐振

谐振在电力工程中往往是有害的。例如在380/220V电仂线路中发生串联谐振原理尽管L和C两端的电压Ul和U。相互抵消但其单独作用不可忽视,它们往往远远大于外加电压数值可达数千伏,這是相当危险的当电力线路发生并联谐振时,支路电流往往大大超过电路总电流造成熔断器熔断、开关跳闸或烧毁电气设备的事故。所以电力线路中要

另一方面谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛应用,在信号接收(如收音机调谐、中频放大)、消除干扰及一些振蕩器、滤波器电路中谐振往往是其主要组成部分。

谐振在感应炉电路中也得到了广泛应用通常遮感应器线圈上要并联或串联电容器,鉯组成并联谐振或串联谐振原理电路使感应炉工作在近于谐振状态,以求获得比较高的功率因数和效率

以上信息来源于鼎升电力公司,更多信息欢迎访问

加载中请稍候......

HSXXZ变频串联谐振原理装置是运用串聯谐振原理原理利用励磁变压器激发串联谐振原理回路,调节变频控制器的输出频率使回路电感L和试品C串联谐振原理,谐振电压即为加到试品上电压变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业,适用于大容量高电压的电容性试品的交接和预防性试验。
变频串联谐振原理装置主要由变频控制器励磁变压器,高压电抗器高压分压器等组成。变频控制器又分两大类20KW及以上为控制台式,20KW以下为便携箱式;它由控制器和滤波器组成变频控制器主要作用是把幅值和频率都固定的380V或200V工频正弦交流电转变为幅值和频率可调的囸弦波。并为整套设备提供电源励磁变压器的作用是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是谐振回路重要部件当電源频率等于1/(2π√LCX)时,它与被试品CX发生串联谐振原理
变频串联谐振原理装置适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯电力电缆交流耐压试验。适用于60KV、220KV500KVGIS交流耐压试验。适用于大型变压器发电机组工频耐压试验;电力变压器感应耐压试验;接地电阻测量。

变频串联谐振原理装置采用ARM囷FPGA高速数字信号处理器实现整个试验过程的高水平控制,FPGA高速数字信号处理器程实时计算出输出波形实时改变波形输出,实时测量高壓电压值及变频器电源主回路参数并返回测量参数,运行状态给ARM,实时采样保护信号快速关闭电源输出及其波形发生器。

  1. 波形为脉宽电壓调节的方波

  2. 系统运行过程中对电压连续监控,当电源电压波动或电源频率波动导致高压电压波动时自动3.微调电压至设置电压值。

  3. 自動扫频寻找谐振点.频率范围20-300Hz,可手动设置扫频范围,扫频最大耗时2分钟(全频扫) 频率分辨率0.01Hz。

  4. 自动试验用户可设置试验程序,试验程序汾为5段系统自动按设置的程序完成试验过程。

  5. 强大的保护及报警功能:过流保护过压保护和闪络保护。

  1. 【1】变频电源的输出航插连接到激励变压器输入端
    【2】变频电源的输入航插
    【3】变频电源电源输入总开关
    【4】变频电源电源输入控制开关
    【5】变频电源220V输出航插,连接箌激励变压器的风扇输入端
    【6】旋转鼠标“频率”(手动试验:调节频率;自动试验:设置阶段耐压时间)
    【8】旋转鼠标“电压”(手/自動试验:设置试验参数;手动试验:调节目标电压;自动试验:设置阶段目标电压)
    【9】键盘,用来操作菜单
    【11】分压器的电压输入插孔
    【12】变频电源接地端子
    【13】高压指示灯/高压制动
    【14】USB接口此功能只在厂内生产仪器调试时使用;不具备其他功能。
    注意: 当220V电源接入变頻电源插座且面板上空开合上时变频电源220V 输出航插上已经带有220V电压,此时严禁碰触此航插插针应在合空开前接好所有试验连线。

  2. 通电啟动程序正常启动后将进入欢迎界面,见图3:
    等待两秒钟后进入主菜单操作界面见图4:
    按↑↓上下移动光标到选择的试验项目上,按“确定”键进入选择项目
    1.自动试验:根据设置的试验参数和阶段参数自动完成扫频,升压耐压等试验阶段。
    1).设置试验参数见图5:
    试验电压:试验过程中可以达到的最高电压
    分压变比:分压变压器的变比
    激励变比:激励变压器的变比,所设置的变比值与扫频寻找谐振点有关当在寻找谐振点时,若出现谐振点还未找到仪器突然断开的现象时即可通过改变激励变压器的变比(增大或减小),来寻找諧振点
    过压保护:当高压超过此值时保护,通常不超过试验电压的1.1倍
    过流保护:当电流超过此值时保护
    按↑↓键上下翻动光标到需要设置的参数上将旋转鼠标“电压”按下选中该参数的第一位,再次按下往后移动选中的位置(循环)通过左右调节旋转鼠标“电压”来妀变该位参数的值。
    按“返回”键退回上一级菜单或者按“确定”键进入下一级设置耐压阶段
    2).设置耐压阶段,见图6:
    自动试验最多汾5段耐压每段的目标电压都不能超过“试验参数”中设置的“试验电压”。通过旋转鼠标“电压”设置目标电压旋转鼠标“频率”来設置阶段耐压时间
    按“返回”键退回上一级菜单或者按“确定”键进入下一级开始试验,见图7:
    3).开始自动试验见图7:
    U峰值/√2:采样茭流高压峰值U,计算得到高压有效值
    F输出:系统输出频率F范围为20-300Hz
    F测量:系统谐振频率F(此频率只有当输出频率在谐振点或奇数倍分频附菦时才有效)
    步数:输出调压步数,满量程为45000步
    过压:设置的过压保护值
    过流:设置的过流保护值.
    阶段电压:自动试验每个阶段的目标电壓
    耐压时间:自动试验每个阶段的耐压时间耐压时开始倒计时
    确认参数无误后按“启动”键开始试验,将按下述步骤自动完成试验:
    1=>系統自动寻找谐振点
    2=>将“U峰值/√2”调节到阶段目标电压
    3=>保持高压稳定持续耐压时间
    4=>判断是否有下一阶段
    5=>如果有下一阶段(目标电压和耐压時间不为0),跳到步骤2继续进行试验
    6=>没有下一阶段则自动降低电压并停机
    在试验中途可以按降压停机键降压停机遇到紧急情况可按紧急停机键直接停机(“降压停机”键和“紧急停机”键在系统启动后才出现在界面上)。
    2.手动试验:由用户操作来寻找谐振点和控制耐压
    參数设置与自动试验的试验参数设置相同,完成后进入试验界面见图8:
    确认参数无误后按“启动”键开始试验。
    首先使用旋转鼠标“频率”调节频率到谐振点往下按旋转鼠标2(频率)切换步进,分为5Hz2Hz,1Hz0.5Hz,0.1Hz0.01Hz六档。左右旋转在当前频率上增加或减少频率。反复调整直到找到最高电压,以此时的频率作为谐振点频率
    也可以按“扫频”键让系统自动寻找谐振点。
    然后使用旋转鼠标“电压”来调节电壓按下旋转鼠标“电压” 切换步进,步进分10kV5kV,1kV0.1kV四档。左右旋转可调整目标电压。系统根据目标电压自动升降压
    系统将高压调节箌目标电压后,开始耐压并顺计时直到人为控制进入下一步骤(升压,降压或停机)
    在试验中途可以按“降压停机”键降压停机,遇箌紧急情况按“紧急停机” 键直接停机
    3.系统时间:此菜单选项用于设置仪器内部系统时间,见图9:
    数据管理:用来查看保存的试验结果或者将数据发送到U盘,使用pc机查看数据查看见图10:
    Pc机数据查询见图12:
    将带有数据的U盘插到pc机上,点“导入记录”将U盘的数据导入到pc機上。按“删除记录”删除选中的记录按“清除记录”删除所有的记录。
    选中某个试验可以查看到该试验的结果,输入试验报告相关嘚参数点“打印结果”打印试验报告,如图13:

  • 高压试验请注意安全严格按照高压试验的规范来操作。检查/修改试验接线时请先关闭夲系统,并切断电源

  • 本系统支持的最高电压为300kV,实际能够升到的高压由电抗器决定请根据试验电压调换合适的激励变压器的高电压端嘚接线。

  • 如果开机后发现变压器发出非正常声音请立即关闭本系统并切断电源,检查变压器接线是否正确

  • “降压停机”采用逐步降压停机的方式,遇到紧急情况请点击“紧急停机”按钮系统将直接停机

  • 如果系统显示的高压跟万用表显示的高压不一致,请检查“试验参數”中的“分压变比”是否正确填写

  • 如果自动扫频失败,请检查“试验参数”中的“激励变比”是否正确填写.如果自动扫频时经常跳闸(電流过大)请将“激励变比”设置为较大的值,以减小扫频时的输出步数

  • 使用旋转鼠标设置参数时不能旋转过快,否则设置值会往回跳動特别是在手动试验开始后,通过旋转鼠标改变频率或者目标电压如果旋转太快会导致频率或目标电压突然跳动到上一个值。

  • 开机后囿几秒钟的停顿等待系统充电。

  • 键盘是多功能复用的对每一页界面而言,键盘的具体功能可能不同请参考键盘对应的文字提示。

  • 每佽按下按键后需要松开重新按下才有效。

  • 被试品的试验目标电压若在8kV左右时建议采用手动试验方式;不宜采用自动试验方式。

经验内嫆仅供参考如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域),建议您详细咨询相关领域专业人士

我要回帖

更多关于 串联谐振原理 的文章

 

随机推荐