高壓諧振電路

A. 串聯諧振電路

你的理解有點誤區，串聯諧振LC的阻抗是不會抵消的，如果是失諧補償也不會抵消阻抗。Q值過高產生高壓會使輸電線路產生電壓波動及輻射，有害。

B. LC串聯諧振電路，產生諧振高壓的原理及相關的計算公式

在RLC串聯電路中，因為電感上的電壓UL和電容上的電壓UC是反相的，電感上的電壓超前電阻上的電壓UR 90度，電容上的電壓滯後電阻上的電壓90度，電感和電容上的電壓相互抵消，抵消後的差額(UL-UC)與電阻上的電壓方向差90度。求電路的總電壓U時，就要把UR作為一條直角邊，把(UL-UC)作為一條直角邊，把U作為斜邊來解直角三角形。於是有：
電路的總電壓U=√UR^2+(UL-UC)^2 (都在根號裡面） （1）
UR=電路里的總電流I * 電阻R；
UL=電路里的總電流I * 電感的感抗XL；
UC=電路里的總電流I * 電容的容抗XC；
U= 電路里的總電流I * 總阻抗Z；
把這些關系代入（1）式，得：
阻抗Z=√R^2+(XL-XC)^2 （都在根號裡面） （2）

當電路發生諧振時，XL剛好等於XC，所以，電路里總阻抗達到了最小值
Z=R；
電流達到了最大值
I=U/R。
對於總電路來說，電感和電容相當於一點阻抗都沒有了。但他們各自本身是有阻抗的，只不過對總電路來說互相抵消了而已。因為電感的感抗是隨頻率上升的，電容的容抗是隨頻率下降的，正好在諧振頻率時他們兩者相等。

這時，電感上的電壓：
UL=I*XL
電容上的電壓：
UC=I*XC
他們大小相等，方向相反。

設諧振頻率為f0，則
XL=2*∏*f0*L
XC=1/(2*∏*f0*C)
即：
2*∏*f0*L=1/(2*∏*f0*C)
f0=1/(2*∏*√L*C) (3)

我們把諧振時電感或電容上的電壓與電源電壓的比值，定義為電路的品質因數Q。其物理意義就是看看電感或電容上的電壓比電源電壓大了多少倍。

因為諧振時電阻上的電壓剛好等於電源電壓，所以：
Q=UL/U=UC/U=XL/R=XC/R=2*∏*f0*L/R=1/(2*∏*f0*C*R)

那麼為什麼諧振時電感或電容上的電壓會高於電路的總電壓Q倍呢？就是因為電路里的電流達到了最大值，而電感的感抗又與電容的容抗相等。所以他們都達到了電源電壓的Q倍。從上面的公式還可以看到，想增大Q值，必須盡量減少電路里的「等效」串聯電阻。想減少Q值，就要增大R。

我為什麼要在串聯電阻前加「等效」二字呢？是因為分析串聯諧振電路時，應把並聯在電感或電容上的電阻「等效」為串聯電阻來看待。

C. 如何調節全橋串聯諧振高壓電源在諧振狀態

首先，LC串聯諧振，電路的總阻抗為0歐，然後RLC串聯諧振的總阻抗為R的電阻。

D. 如何准確計算LC諧振電路的最大諧振電壓

諧振電路都有一個特點,容抗等於感抗,電路呈阻性
那麼就有ωL=1/ωC

因為LC都是有知條件,那麼可以把諧振的頻率點算出來

品質因數Q=ωL/R,所謂品質因數如果為28,那麼並聯的諧振電路就是電流減少了28倍;如果是串聯的諧振電路,那麼就是電壓增加了28倍.

那麼現在串聯諧振點下的電壓為施加的電壓乘以品質因數

如果已知條件告訴你的施加電壓為峰值,那麼就直接相乘;如果已知條件告訴你的施加電壓為有效值,那麼還需要將算出來的電壓再乘以1.414得出峰值

補充回答：

你想想看，因為有個前提條件ωL=1/ωC
品質因數Q=ωL/R，我考慮了電感，那麼電容不是也考慮進去了嗎？

首先你要清楚串聯諧振實際應用中會用到哪些設備：
要諧振，當然要滿足ωL=1/ωC，這其中我們可以改變三個參數來實現諧振，電容C 電感L 和頻率ω ，那麼現實應用中被試品是電容，電容的大小是固定的，我們可以通過串並聯電容改變電容的大小，但很麻煩；那麼我們可以改變電感L，以前也使用過可調電感，但實際應用很不方便，體積也比較龐大，所以後來使用最多的也就是改變頻率，也就是調頻電源。

諧振迴路中首先將電源接至可調電源，由可調電源輸入電壓到勵磁變壓器的二次端，由勵磁變壓器變壓到一次高壓再串聯電感，將電感的另一頭接到被試品上。這里品質因數Q增大電壓的倍數指的是實際加到被試品上的電壓也就是電感另一頭的電壓除以勵磁變的高壓側電壓。

諧振變壓器當然也會飽和，勵磁變就是一個變壓器，只要是個變壓器它就存在鐵芯飽和問題，我們實際應用中要計算一下這個變壓器的額定電流，看看會不會超過實際容量。如果超過了電感或者勵磁變的額定電流就不光是飽和的問題了，就存在損壞試驗設備的問題了。

如被試品的電容是0.24μF ，電感是500H ，勵磁變的一次額定電流為2A，電感的額定電流也是2A，那麼我們算一下，ωL=1/ωC，那麼諧振頻率就是91.28HZ，算一下，如果我在被試品上加17.4KV電壓，那麼一次電流就等於
I=ωCU=2πf CU=2*3.14*91.28*0.24*0.000001*17400=2.39A
這個時候電流就超過了試驗設備的額定電流，這個時候我們可以算一下，再串聯一個同樣的電感，電感變為1000H，諧振頻率變為64.55HZ，一次電流就變為1.69A就可以了。

我們實際應用中如果電流肯定大於2A，那麼一般我們可以這樣做，再並聯一個電抗器，這個時候電抗器就可以承受4A，當然電感也變小一倍，再將勵磁變的一次電流改為4A的。（勵磁變的一次電流是可以通過串並聯繞組改變的）這個時候如果諧振頻率不能達到你的要求，可以並聯電容等等方法來實現。

E. 諧振電路的工作原理

諧振的實質來是電容中的電場能與自電感中的磁場能相互轉換，此增彼減，完全補償。電場能和磁場能的總和時刻保持不變，電源不必與電容或電感往返轉換能量，只需供給電路中電阻所消耗的電能。

其動力學方程式是F=-kx。 諧振的現象是電流增大和電壓減小，越接近諧振中心，電流表電壓表功率表轉動變化快，但是和短路的區別是不會出現零序量。

按電路聯接的不同，有串聯諧振和並聯諧振兩種。

(5)高壓諧振電路擴展閱讀：

特點

諧振電路都有一個特點，容抗等於感抗，電路呈阻性：

那麼就有ωL=1/ωC

因為LC都是已知條件，那麼可以把諧振的頻率點算出來。

品質因數Q=ωL/R，所謂品質因數如果為28,那麼並聯的諧振電路就是電流增大了28倍;如果是串聯的諧振電路,那麼就是電壓增加了28倍。

那麼現在串聯諧振點下的電壓為施加的電壓乘以品質因數。

如果已知條件告訴你的施加電壓為峰值,那麼就直接相乘;如果已知條件告訴你的施加電壓為有效值,那麼還需要將算出來的電壓再乘以1.414得出峰值。

F. 諧振電路為什麼會出現高壓擊穿器件

諧振，在電容及電感上都會產生Q倍輸入電壓的高電壓。原因是因為容抗與感抗相互抵消，迴路電阻很小電流很大，所以在容抗和感抗上的壓降自然就高。

G. 什麼叫串聯諧振、並聯諧振，各有何特點

一、串聯諧振和並聯諧振的電路特點

串聯諧振的電路特點

1.總阻抗值最小：Z=R+j(wl-1/wc)=R;

2.電源電壓一定時，電流最大;I=I0=U/|Z|=U /R;

3.電路成電阻性，電容或電感的電壓可能高於電源電壓。

並聯諧振的電路特點

1.電壓一定時，諧振時電流最小;

2.總阻抗最大;

3.電路成電阻性，支路電流可能會大於總電流。

通過對電路諧振的分析，掌握諧振電路的特點，再生產實踐中，應該用其所長，避其所短。

二、串聯諧振和並聯諧振的產品特點

串聯諧振產品的主要特點

1.所需電源容量大大減小

串聯諧振試驗裝置是利用諧振電抗器和被試品電容產生諧振，從而得到所需高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q倍(Q為品質因素)。

2. 設備的重量和體積大大減小

串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減小，一般為普通試驗裝置的1/5～1/10。

3. 改善輸出電壓波形

諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波，有效地防止了諧波峰值引起的對被試品的誤擊穿。

4. 防止大的短路電流燒傷故障點

在諧振狀態，當被試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧(電容量變化，不滿足諧振條件)，迴路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而採用並聯諧振或者傳統試驗變壓器的方式進行交流耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。所以，串聯諧振能有效地找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5. 不會出現任何恢復過電壓

被試品發生擊穿閃絡時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧立刻熄滅，裝置的保護迴路動作，切斷輸出。

並聯諧振產品的主要特點

用並聯諧振調諧與升壓十分穩定，在低電壓下進行調諧，調諧過程依據升壓變壓器高壓側電流的大小，調諧至電流最小時即為諧振點，然後升壓至需要的電壓，對於自動調諧來說，也容易控制，可以避免串聯線路調諧過程中的電壓震盪。

H. RLC串聯電路中諧振的條件和現象是什麼

諧振的條件：即為X=WL-1/WC=0。

解釋：

由電感L和電容C串聯而組成的諧振電路稱為串聯諧振電路。其中R為電路的總電阻，即R=RL+RC，RL和RC分別為電感元件與電容元件的電阻；Us 為電壓源電壓，ω為電源角頻率。其中X=WL-1/WC。故得Z的模和幅角分別為當X=WL-1/WC=0時，即有φ=0，即XL與XC相同。

現象：

諧振的現象是電流增大和電壓減小，越接近諧振中心，電流表電壓表功率表轉動變化快，但是和短路的區別是不會出現零序量。

(8)高壓諧振電路擴展閱讀：

諧振又稱「共振」。振盪系統在周期性外力作用下，當外力作用頻率與系統固有振盪頻率相同或很接近時，振幅急劇增大的現象。產生諧振時的頻率稱「諧振頻率」。電工技術中，振盪電路的共振現象。電感與電容串聯電路發生諸振稱「串聯諧振」，或「電壓諧振」;兩者並聯電路發生諧振稱「並聯諧振」，或「電流諧振」 。

由電感L和電容C組成的，可以在一個或若干個頻率上發生諧振現象的電路，統稱為諧振電路。在電子和無線電工程中，經常要從許多電信號中選取出我們所需要的電信號，而同時把我們不需要的電信號加以抑制或濾除，為此就需要有一個選擇電路，即諧振電路。

另一方面，在電力工程中，有可能由於電路中出現諧振而產生某些危害，例如過電壓或過電流。所以，對諧振電路的研究，無論是從利用方面，或是從限制其危害方面來看，都有重要意義。

I. 電路為什麼會出現諧振

機械或電路的自有諧振頻率相同於外加振盪源而產生的共振被稱為諧振!
因同頻共振有自反饋循環加強的特性!因而失控造成的破壞力很強!