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              串聯諧振是電流諧振還是電壓諧振
              2021-09-18

              電場能量和磁場能量不斷變化,但這部分能量在電場和磁場之間振蕩,整個電路的電磁場能量之和保持不變;勵磁電源電路的能量轉化為電阻加熱。


              串聯諧振和并聯諧振區別4并聯逆變器在換流時,晶閘管是在全電流運行中被強迫關斷的,電流被迫降至零以后還需加一段反壓時間,因而關斷時間較長。相比之下,串聯逆變器更適宜于在工作頻率較高的感應加熱裝置中使用。(7)串聯逆變器的晶閘管所需承受的電壓較低,用380V電網供電時,采用1200V的晶閘管就行,但負載電路的全部電流,包括有功和無功分量,都需流過晶閘管。逆變晶閘管丟失脈沖,只會使振蕩停止,不會造成逆變顛覆。并聯逆變器的晶閘管所需承受的電壓高,其值隨功率因數角φ增大,而迅速增加。但負載本身構成振蕩電流回路,只有有功電流流過逆變晶閘管,而且逆變晶閘管偶而丟失觸發脈沖時,仍可維持振蕩,工作比較穩定。(8)串聯逆變器可以自激工作,也可以他激工作。他激工作時,只需改變逆變觸發脈沖頻率,即可調節輸出功率;而并聯逆變器一般只能工作在自激狀態。(9)在串聯逆變器中,晶閘管的觸發脈沖不對稱,不會引入直流成分電流而影響正常運行;而在并聯逆變器中,逆變晶閘管的觸發脈沖不對稱,則會引入直流成分電流而引起故障。串聯諧振和并聯諧振區別5(10)串聯逆變器起動容易,適用于頻繁起動工作的場合;而并聯逆變器需附加起動電路,起動較為困難。(11)串聯逆變器中的晶閘管由于承受矩形波電壓,故du/dt值較大,吸收電路起著關鍵作用,而對其di/dt要求則較低。在并聯逆變器中,流過逆變晶閘管的電流是矩形波,因而要求大的di/dt,而對du/dt的要求則低一些。(12)串聯逆變器的感應加熱線圈與逆變電源(包括槽路電容器)的距離遠時,對輸出功率的影響較小。如果采用同軸電纜或將來回線盡量靠近(扭絞在一起更好)敷設,則幾乎沒有影響。而對并聯逆變器來說,感應加熱線圈應盡量靠近電源(特別是槽路電容器),否則功率輸出和效率都會大幅度降低。(13)串聯逆變器感應線圈上的電壓和槽路電容器上的電壓,都為逆變器輸出電壓的Q倍,流過感應線圈上的電流,等于逆變器的輸出電流。并聯逆變器的感應線圈和槽路電容器上的電壓,都等于逆變器的輸出電壓,而流過它們的電流,則都是逆變器輸出電流的Q倍。綜上所述,并聯逆變器和串聯逆變器(通稱并聯或串聯變頻電源)各有其自己的技術特點和應用領域。從工業加熱應用的角度,并聯逆變器廣泛應用于熔煉、保溫、透熱、感應加熱熱處理等各種領域,其功率可以從幾千瓦到上萬千瓦。串聯逆變器廣泛應用于熔煉——保溫的一拖二爐組以及高Q值高頻率的感應加熱場合,其功率可以從幾千瓦到幾千千瓦。目前我國工業上采用的變頻電源90%以上屬并聯變頻電源。


              串聯諧振


              電路發生串聯諧振時的電流稱為諧振電流,用Io表示,當電源電壓一定時:


              串聯諧振回路


              不會導致出現可以恢復過電壓。當樣品擊穿時,由于諧振條件的喪失,高壓將立即消失,電弧將立即熄滅,恢復工作電壓將需要一個很長一段時間我們才能得到恢復,因此在中國再次發展達到閃絡電壓之前,很容易斷開電源。電壓恢復過程是一個能量積累的間歇振蕩過程,時間長,無過電壓恢復。


              諧振的作用


              當X=0時,電路處于諧振狀態,此時感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虛部為零,于是電路中的阻抗最小。因此電流最大,電路此時是一個純電阻性負載電路,電路中的電壓與電流同相。電路在諧振時容抗等于感抗,所以電容和電感上兩端的電壓有效值必然相等,


              在發生串聯和并聯諧振時,電路兩端的電壓和電路的總電流都是同相位。此時用電設備和電源之間沒有無功功率交換。所以,工廠里常采用并聯諧振電路提高線路的功率因數。


              電感電抗與頻率的關系曲線為直線線性曲線。電感器的感抗值隨著其兩端頻率的增加而線性增加。因此,電感性電抗為正,是成正比的頻率(X大號 α?),上面的電容電抗公式也是如此,但相反。如果頻率或電容增加,則總電容電抗將降低。隨著頻率接近無窮大,電容器的電抗將減小到幾乎為零,從而使電路元件像0Ω的理想導體一樣工作。但是當頻率接近零或直流電平時,電容器的電抗將迅速增加到無窮大,使其像很大的電阻一樣工作,變得更像開路狀態。這意味著對于任何給定的電容值,電容電抗與頻率“ 成反比 ”。


              簡諧振動加速度公式


              一般情況下,線圈電阻R遠遠小于XL,因此,忽略R得到,即得諧振頻率。


              諧振電路在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中,電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調節電路元件(L或C)的參數或電源頻率,可以使它們位相相同,整個電路呈現為純電阻性。電路達到這種狀態稱之為諧振。在諧振狀態下,電路的總阻抗達到極值或近似達到極值。研究諧振的目的就是要認識這種客觀現象,并在科學和應用技術上充分利用諧振的特征,同時又要預防它所產生的危害。按電路聯接的不同,有串聯諧振和并聯諧振兩種。


              諧振電路是在具有電阻R、電感L、電容C的交流電路中;一般電路的電壓與電流電路中的相位是不同的。


              在電感和電容并聯的電路中,當電容的大小恰恰使電路中的電壓與電流同相位,即電源電能全部為電阻消耗,成為電阻電路時,叫作并聯諧振。


              并聯諧振時電感和電容上的電壓等于電源電壓,諧振電流高于總電流許多倍。串聯諧振時電感或電容上的電壓才高出電源電壓很多倍。有的串聯諧振電路看上去很像并聯諧振,但其實它是串聯諧振電路。判斷是串聯還是并聯諧振的關鍵是看電源或信號源是送到哪兩端的。比如收音機和電視機的中頻放大電路,在中頻變壓器的初級,信號是加在LC并聯電路兩端的,是并聯諧振。而在同一個變壓器的次級線圈上往往也并聯一個電容,看上去也是并聯諧振,但其實它是串聯諧振,因為信號是從次級線圈上感應出來的,相當與信號串聯在LC電路中,而不是加在LC并聯電路兩端。


              電路振蕩現象可能逐漸消失,也可能持續不變地維持著。當震蕩持續維持時,我們稱之為等幅振蕩,也稱為諧振。


              大家知道,如上所述的電力設備其交接或預防性試驗用工頻進行交流耐壓試驗是最好的,但由于試品電容量大,需要的設備功率龐大而無法進行現場試驗,可替代的調感式串聯諧振試驗也由于設備大且復雜僅用于對發電機定子的耐壓試驗和實驗室。70年代末,國外電力部門發現了直流耐壓試驗對橡塑絕緣是無效的且具有危害性,所以,目前,國內已不推薦甚至禁用直流法做XLPE電纜試驗。因為XLPE電纜致命的一個弱點是絕緣內容易產生水樹枝,在直流電壓作用下會迅速變為電樹枝并形成放電,加速了絕緣劣化;而單純的水樹枝在交流工作電壓下還能保持相當的耐壓值并能保持一段時間。國內外的調查研究和實踐都表明,直流耐壓試驗不能有效發現交流電壓作用下的某些缺陷,如電纜附件內的機械損傷等。而采用超低頻(0。1Hz)交流試驗方法設備體積雖減小了,但也有其局限性。首先,目前國內產品均采用半電子半機械(大功率開關每5秒切換一次)方式來產生0。1Hz頻率,輸出波形無法達到等效性好的正弦方波;其次,試驗時間通常要求1小時(三相同做時為1小時,若發現有缺陷時再分相做,每相1小時),工作效率是比較低的;同時,超低頻(0。1Hz)耐壓試驗只適用于中低壓、高壓XLPE電纜,無法滿足超高壓電纜主絕緣的試驗要求。


              并聯諧振是一種完全的補償,電源無需提供無功功率,只提供電阻所需要的有功功率。諧振時,電路的總電流最小,而支路的電流往往大于電路的總電流,因此,并聯諧振也稱為電流諧振。


              研究共振現象的目的是了解這一客觀現象,充分利用科學技術中共振的特點,同時預防產生的危害。根據電路連接的不同,可分為串聯諧振和并聯諧振。


              諧振現象是正弦交流電路的一種特定現象,它在電子和通訊工程中得到廣泛應用,但在電力系統中,發生諧振有可能破壞系統的正常工作。


              諧振定義:在電路中,當兩個元件的能量由電路中的一個電抗模塊釋放,而另一個電抗模塊必須吸收相同的能量時,兩個元件的能量相等,即兩個電抗元件之間會有能量脈動。


              串聯諧振的特點


              調頻信號的電流是等幅、頻率隨調制信號變化的電流。當此電流通過斜率鑒頻器的頻率一振幅變換網絡時,由于LC并聯諧振網絡的中心頻率為f0,輸入的高頻信號使LC網絡一直處于失諧狀態,即工作于諧振曲線上以A為中心的BC之間的區域。當輸入信號頻率增大時,工作點由A向C移動,對應的輸出電壓由Uma減小為Umc;反之,當輸入信號頻率減小時,工作點由A向B移動,對應的輸出電壓由Uma增大為Umb。當輸入信號最大頻偏△f變化不大時,線段BC很短,可近似看作直線,因此它所產生的頻率-振幅變換作用是線性,輸出電壓振幅的變化與輸入信號頻率的變化呈線性關系。因此網絡可以將等幅的調頻信號變成調幅-調頻信號,該信號再經過二極管包絡檢波器就能夠解調出輸出信號。


              對于現場無功補償裝置未串電抗器、負載快速變化的場合,例如工廠、港口光伏場合等,建議使用靜止無功發生器SVG進行無功補償,全響應時間≤5ms,且是IGBT構成的有源型補償裝置,不會發生諧振,可以實現線性補償。


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