諧振電路實驗

❶ 變頻串聯諧振試驗成套裝置電路如何連接

在這種實驗中一般使用10KV、35KV、110KV的電壓。如果變頻串聯諧振設備用來充當電纜的耐壓裝置，勵磁變壓器大多是接在低端；如果是同時充當中高壓和低壓的耐壓裝置就需要把勵磁變壓器低端和高端分開來連接，低壓連低端，高壓連高端；如果是與低、中、高壓電纜相連就應該將高端與高壓電纜相連，其餘兩根非高壓電纜都連在勵磁變壓器的低端。

串聯諧振接線試驗

勵磁變壓器接線：如果作為電機的耐壓裝置，串聯諧振電路應當連接在勵磁變壓器的低端。在這種狀況下變頻串聯諧振可以同時連接高壓和低壓電線。

連接電抗器及電容分壓器：如果與串聯諧振設備的這兩個構件相連的電纜長度都很短。這種情況下至少要將兩節電抗器串聯起來，與電壓高低沒有太大關系，以防迴路不能發生諧振。

電抗器的連接：在使用串聯諧振進行耐壓試驗時。如果被試品是是電容較低的原件或者是開關，就應該將所有的電抗器串聯在迴路中。這樣做是為了防止出現諧振不能正常進行情況。

串聯諧振調試在使用串聯諧振技術時，對於線路的連接一定要格外小心，因為一旦將方向接反或者是接錯位置，輕則實驗失敗或者是設備受損，情況嚴重些就有可能導致發生安全事故。所以用戶在調試串聯諧振產品之前，應該仔細閱讀使用說明書。

❷ RLC串聯諧振電路實驗方法

RLC 串聯諧振 電路在電氣工程實驗中是一個比較困難的實驗。諧振是通過使用固定的RLC值調整電源頻率來實現的。

實驗目的

1、熟悉串聯諧振電路的結構與特點，掌握確定諧振點的的實驗方法。

2、掌握電路品質因數（電路Q值）的物理意義及其測定方法。

3、理解電源頻率變化對電路響應的影響。學慣用實驗的方法測試幅頻特性曲線。

實驗任務

（一）基本實驗

設計一個諧振頻率大約9kHz、品質因數Q分別約為9和2的RLC串聯諧振電路(其中L為30mH)。要求：

1、根據實驗目的要求算出電路的參數、畫出電路圖。

2、完成Q1約為9、Q2約為2的電路的電流諧振曲線I=f(f)的測試，分別記錄諧振點兩邊各四至五個關鍵點(包括諧振頻率f0、下限頻率f1、上限頻率f2的測試)，計算通頻帶寬度BW。畫出諧振曲線。用實驗數據說明諧振時電容兩端電壓UC與電源電壓US之間的關系，根據諧振曲線說明品質因數Q的物理意義以及對曲線的影響。

（二）擴展實驗

根據上述任務，利用諧振時電路中電流i與電源電壓uS同相的特點，用示波器測試的方法，找出諧振點，畫出輸入電壓uS與輸出響應uR的波形，測量諧振時電路的相關參數，並判斷此時電路的性質（阻性、感性、容性）

實驗設備

1、信號發生器 一台

2、RLC串聯諧振電路板 一套

3、交流毫伏表 一台

4、示波器 一隻

5、細導線 若干

實驗原理

1、RLC串聯電路。在上圖所示的電路中，當正弦交流信號源uS的頻率 f改變時，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。對於RLC串聯諧振電路，電路的復阻抗Z=R+j[ωL-1/(ωC)] 。

2、串聯諧振。諧振現象是正弦穩態電路的一種特定的工作狀態。當電抗X=ωL-1/(ωC)=0，電路中電流i與電源電壓uS同相時，發生串聯諧振，這時的頻率為串聯諧振頻率f0，其大小為1/（2π√LC）。串聯諧振時有以下特點：

(1)電抗X=0，電路中電流i與電源電壓uS同相。

(2)阻抗模達到最小，即Z=R，電路中電流有效值I達到最大為I0 。

(3)電容電壓與電感電壓的模值相等。電容與電感既不從電源吸收有功功率，也不吸收無功功率，而是在它們內部進行能量交換，此時US=UR。

(4)諧振時電容或電感上的電壓與電源電壓之比為品質因數[Q=UC/US= UL/US=1/(ω0RC) ]。電阻R與品質因數Q成反比，電阻R大小影響Q。

3、頻率特性。頻率特性就是幅頻特性和相頻特性統稱。取電阻R上的電壓uR作為響應，當輸入電壓uS的幅值維持不變時，

(1)幅頻特性：輸出電壓有效值UR與輸入電壓有效值US的比值（UR/US）是角函數或頻率的函數。

(2)相頻特性：輸出電壓uR與輸入電壓uS之間的相位差是角函數或頻率的函數。

(3)諧振曲線：串聯諧振電路中電流的諧振曲線就是電路中電流I=UR/R隨頻率變動的曲線。（以UR/US為縱坐標，因US不變，相當於以UR為縱坐標，故也可以直接以UR/R為縱坐標，畫出電流的諧振曲線如圖4-8-2所示）。

(4)上、下限頻率：當UR/US=0.707，即UR=0.707US，輸出電壓UR與輸入電壓有效值US的比值下降到最大值的0.707倍時，所對應的兩個頻率分別為下限頻率f1和上限頻率f2，上、下限頻率之差定義為通頻帶BW=f2-f1。通頻帶的寬窄與電阻有關。

工程上常用通頻帶BW來比較和評價電路的選擇性。通頻帶BW與品質因數Q值成反比，Q值越大，BW越窄，諧振曲線越尖銳，電路選擇性越好。

在電力工程中，一般應避免發生諧振，如由於過電壓，可能擊穿電容器和電感線圈的絕緣。在電信工程中則相反，常利用串聯諧振來獲得較高的信號，如收音機收聽某個電台。

4、實驗室測量諧振點的方法。實驗室中容易實現的諧振方法是通過保持交流電源電壓值不變，只改變它的頻率，用高頻電壓表監測串聯電路中電阻兩端的電壓達到最大值(即電路中電流達到最大值)的方法來確定諧振點，此時的頻率即為串聯諧振頻率f0。

5、電路品質因數Q值的兩種測量方法：

方法一：根據諧振時公式Q=UC/US=UL/US測定；

方法二：通過測量諧振曲線的通頻帶寬度BW=f2-f1，再根據Q=f0/( f2- f1)求出Q值。