谐振电路实验

❶ 变频串联谐振试验成套装置电路如何连接

在这种实验中一般使用10KV、35KV、110KV的电压。如果变频串联谐振设备用来充当电缆的耐压装置，励磁变压器大多是接在低端；如果是同时充当中高压和低压的耐压装置就需要把励磁变压器低端和高端分开来连接，低压连低端，高压连高端；如果是与低、中、高压电缆相连就应该将高端与高压电缆相连，其余两根非高压电缆都连在励磁变压器的低端。

串联谐振接线试验

励磁变压器接线：如果作为电机的耐压装置，串联谐振电路应当连接在励磁变压器的低端。在这种状况下变频串联谐振可以同时连接高压和低压电线。

连接电抗器及电容分压器：如果与串联谐振设备的这两个构件相连的电缆长度都很短。这种情况下至少要将两节电抗器串联起来，与电压高低没有太大关系，以防回路不能发生谐振。

电抗器的连接：在使用串联谐振进行耐压试验时。如果被试品是是电容较低的原件或者是开关，就应该将所有的电抗器串联在回路中。这样做是为了防止出现谐振不能正常进行情况。

串联谐振调试在使用串联谐振技术时，对于线路的连接一定要格外小心，因为一旦将方向接反或者是接错位置，轻则实验失败或者是设备受损，情况严重些就有可能导致发生安全事故。所以用户在调试串联谐振产品之前，应该仔细阅读使用说明书。

❷ RLC串联谐振电路实验方法

RLC 串联谐振 电路在电气工程实验中是一个比较困难的实验。谐振是通过使用固定的RLC值调整电源频率来实现的。

实验目的

1、熟悉串联谐振电路的结构与特点，掌握确定谐振点的的实验方法。

2、掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。

3、理解电源频率变化对电路响应的影响。学习用实验的方法测试幅频特性曲线。

实验任务

（一）基本实验

设计一个谐振频率大约9kHz、品质因数Q分别约为9和2的RLC串联谐振电路(其中L为30mH)。要求：

1、根据实验目的要求算出电路的参数、画出电路图。

2、完成Q1约为9、Q2约为2的电路的电流谐振曲线I=f(f)的测试，分别记录谐振点两边各四至五个关键点(包括谐振频率f0、下限频率f1、上限频率f2的测试)，计算通频带宽度BW。画出谐振曲线。用实验数据说明谐振时电容两端电压UC与电源电压US之间的关系，根据谐振曲线说明品质因数Q的物理意义以及对曲线的影响。

（二）扩展实验

根据上述任务，利用谐振时电路中电流i与电源电压uS同相的特点，用示波器测试的方法，找出谐振点，画出输入电压uS与输出响应uR的波形，测量谐振时电路的相关参数，并判断此时电路的性质（阻性、感性、容性）

实验设备

1、信号发生器 一台

2、RLC串联谐振电路板 一套

3、交流毫伏表 一台

4、示波器 一只

5、细导线 若干

实验原理

1、RLC串联电路。在上图所示的电路中，当正弦交流信号源uS的频率 f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。对于RLC串联谐振电路，电路的复阻抗Z=R+j[ωL-1/(ωC)] 。

2、串联谐振。谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。当电抗X=ωL-1/(ωC)=0，电路中电流i与电源电压uS同相时，发生串联谐振，这时的频率为串联谐振频率f0，其大小为1/（2π√LC）。串联谐振时有以下特点：

(1)电抗X=0，电路中电流i与电源电压uS同相。

(2)阻抗模达到最小，即Z=R，电路中电流有效值I达到最大为I0 。

(3)电容电压与电感电压的模值相等。电容与电感既不从电源吸收有功功率，也不吸收无功功率，而是在它们内部进行能量交换，此时US=UR。

(4)谐振时电容或电感上的电压与电源电压之比为品质因数[Q=UC/US= UL/US=1/(ω0RC) ]。电阻R与品质因数Q成反比，电阻R大小影响Q。

3、频率特性。频率特性就是幅频特性和相频特性统称。取电阻R上的电压uR作为响应，当输入电压uS的幅值维持不变时，

(1)幅频特性：输出电压有效值UR与输入电压有效值US的比值（UR/US）是角函数或频率的函数。

(2)相频特性：输出电压uR与输入电压uS之间的相位差是角函数或频率的函数。

(3)谐振曲线：串联谐振电路中电流的谐振曲线就是电路中电流I=UR/R随频率变动的曲线。（以UR/US为纵坐标，因US不变，相当于以UR为纵坐标，故也可以直接以UR/R为纵坐标，画出电流的谐振曲线如图4-8-2所示）。

(4)上、下限频率：当UR/US=0.707，即UR=0.707US，输出电压UR与输入电压有效值US的比值下降到最大值的0.707倍时，所对应的两个频率分别为下限频率f1和上限频率f2，上、下限频率之差定义为通频带BW=f2-f1。通频带的宽窄与电阻有关。

工程上常用通频带BW来比较和评价电路的选择性。通频带BW与品质因数Q值成反比，Q值越大，BW越窄，谐振曲线越尖锐，电路选择性越好。

在电力工程中，一般应避免发生谐振，如由于过电压，可能击穿电容器和电感线圈的绝缘。在电信工程中则相反，常利用串联谐振来获得较高的信号，如收音机收听某个电台。

4、实验室测量谐振点的方法。实验室中容易实现的谐振方法是通过保持交流电源电压值不变，只改变它的频率，用高频电压表监测串联电路中电阻两端的电压达到最大值(即电路中电流达到最大值)的方法来确定谐振点，此时的频率即为串联谐振频率f0。

5、电路品质因数Q值的两种测量方法：

方法一：根据谐振时公式Q=UC/US=UL/US测定；

方法二：通过测量谐振曲线的通频带宽度BW=f2-f1，再根据Q=f0/( f2- f1)求出Q值。