串联谐振电路耐压试验的质量因数是什么？

2025-03-13 18:30:49

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回答1：

1、介绍：

串联谐振装置广泛应用于变压器、电容器等大容量试验对象的现场交流耐压试验。针对实际应用中常见的问题，分析了串联谐振耐压试验中影响因数质量q的几个因素。

2、测试对象的容量：

q值是评价串联谐振电路最重要的参数。它与高压电容的工频f和电感L成正比，与阻抗R成反比，R表示整个电路的有功损耗。在实际的工频串联谐振测试电路中，根据公式wl=l/wc可以得出电容电抗决定电感电抗的结论。

然而,Q = wL / R。如果测试对象是GIS或由独立元件组成的设备，则可以分段进行耐压测试，提高容抗，获得更高的q值。采用变频谐振装置，试验对象的容量较大，谐振频率较低。在大多数情况下，这对测试对象是有帮助的。

3、电路损耗的等效电阻：

无论何种工频或变频谐振装置，若测试对象容量固定或高压电抗器电感固定，当电路达到串联谐振时，wl=l/wc，则有:式中:Uout为输出电压;Uexc是根据上述公式输入的励磁电压，提高q值的方法是降低电路损耗电阻R。实际测试电路由串联测试装置、高压引线和测试对象三部分组成。该电路主要由高压电抗器和串联装置中的测试对象构成。

3.1、串联谐振装置损耗

高压电抗器主要决定串联谐振器件的有源损耗。高压电抗器电感大，电流小。因此，线圈的直流电阻可以达到ka。它与电抗器的铁损耗构成了电路损耗电阻r的重要组成部分。为了便于进一步分析，我们引入了这一观点——将整个电路的q值分解为电路的各个部分。设电路q值为Qs，串联谐振器q值为QR，测试对象q值为Qi。

4、结论：

(1)串联谐振试验中，影响q值的因素很多，包括被测对象的容量、电路损耗电阻、天气等；

(2) Qs是一个复杂的参数，一般由QL和QR决定，然而，在现场试验中，其他因素也会影响Qs，包括高压电极和高压引线。特别是高压引线的电晕损耗控制比较困难。随着电压的升高，高压部分电晕损耗逐渐增大，导致Qs值明显降低。后，输出电压不能饱和，不再增加；

(3)降低高压部分电晕损失的有效方法是在高压电极上增加电晕环，提高高压引线的初始电晕场强。实验室可采用长径精加工铝管，现场试验高压引线应采用长径弹性引线。不建议使用裸铜线；

(4)当输出电压接近标称值时，应注意电抗器的电压分布。

回答2：

1. 介绍

串联谐振装置广泛应用于变压器、电容器等大容量试验对象的现场交流耐压试验。针对实际应用中常见的问题，分析了串联谐振耐压试验中影响因数质量q的几个因素。

2. 测试对象的容量

q值是评价串联谐振电路最重要的参数。它与高压电容的工频f和电感L成正比，与阻抗R成反比，R表示整个电路的有功损耗。在实际的工频串联谐振测试电路中，根据公式wl=l/wc可以得出电容电抗决定电感电抗的结论。

然而,Q = wL / R。如果测试对象是GIS或由独立元件组成的设备，则可以分段进行耐压测试，提高容抗，获得更高的q值。采用变频谐振装置，试验对象的容量较大，谐振频率较低。在大多数情况下，这对测试对象是有帮助的。

3.电路损耗的等效电阻

无论何种工频或变频谐振装置，若测试对象容量固定或高压电抗器电感固定，当电路达到串联谐振时，wl=l/wc，则有:

式中:Uout为输出电压;Uexc是根据上述公式输入的励磁电压，提高q值的唯一方法是降低电路损耗电阻R。

实际测试电路由串联测试装置、高压引线和测试对象三部分组成。该电路主要由高压电抗器和串联装置中的测试对象构成。

3.1串联谐振装置损耗

高压电抗器主要决定串联谐振器件的有源损耗。高压电抗器电感大，电流小。因此，线圈的直流电阻可以达到ka。它与电抗器的铁损耗构成了电路损耗电阻r的重要组成部分。为了便于进一步分析，我们引入了这一观点——将整个电路的q值分解为电路的各个部分。

设电路q值为Qs，串联谐振器q值为QR，测试对象q值为Qi.

4.结论

(1)串联谐振试验中，影响q值的因素很多，包括被测对象的容量、电路损耗电阻、天气等。

(2) Qs是一个复杂的参数，一般由QL和QR决定。

然而，在现场试验中，其他因素也会影响Qs，包括高压电极和高压引线。特别是高压引线的电晕损耗控制比较困难。随着电压的升高，高压部分电晕损耗逐渐增大，导致Qs值明显降低。最后，输出电压不能饱和，不再增加。

(3)降低高压部分电晕损失的有效方法是在高压电极上增加电晕环，提高高压引线的初始电晕场强。实验室可采用长径精加工铝管，现场试验高压引线应采用长径弹性引线。不建议使用裸铜线。

(4)当输出电压接近标称值时，应注意电抗器的电压分布。
回复者：华天电力

回答3：

串联谐振品质因数中的品质因数是电学和磁学的量。表示一个储能器件（如电感线圈、电容等）、谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比的一种质量指标；串联谐振回路中电抗元件的Q值等于它的电抗与其等效串联电阻的比值；元件的Q值愈大，用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。

串联谐振品质因数计算

对于无辐射系统,如Z=R+jX,则Q =|X|/R。SI单位:1(一)。Q=无功功率/有功功率，串联谐振回路的品质因数为串联谐振回路的特性阻抗与回路电阻之比。在串联电路中，电路的品质因数Q有两种测量方法，一是根据公式 Q=UL/U0=Uc/U0测定，Uc与UL分别为谐振时电容器C与电感线圈L上的电压；另一种方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f2-f1，再根据Q=f0/(f2-f1)求出Q值。式中f0为谐振频率，f2与f1是失谐时，亦即输出电压的幅度下降到最大值的1/√2（=0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，与信号源无关。1是一串联谐振电路，它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。此电路的复数阻抗Z为三个元件的复数阻抗之和。

串联谐振品质因数公式推导图

Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴是一串联谐振电路，它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。此电路的复数阻抗Z为三个元件的复数阻抗之和。

上式电阻R是复数的实部，感抗与容抗之差是复数的虚部，虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。当X=0时，电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了，即式⑴中的虚部为零，于是电路中的阻抗最小。因此电流最大，电路此时是一个纯电阻性负载电路，电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗，所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等，电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因数Q=1/ωCR，这里I是电路的总电流。

电感上的电压有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU 品质因数Q=ωL/R

因为：UC=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R

电容上的电压与外加信号电压U之比UC/U= （I*1/ωC）/RI=1/ωCR=Q

电感上的电压与外加信号电压U之比UL/U= ωLI/RI=ωL/R=Q

从上面分析可见，电路的品质因数越高，电感或电容上的电压比外加电压越高。

电路的选择性：图1电路的总电流I=U/Z=U/[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2=U/[R2+(ωLω0/ω0-ω0/ωCω0)2]1/2 ω0是电路谐振时的角频率。当电路谐振时有：ω0L=1/ω0C

所以I=U/{R2+[ω0L(ω/ω0-ω0/ω)]2}1/2= U/{R2+[R2(ω0L/R)2](ω/ω0-ω0/ω)2}1/2= U/R[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2

因为电路谐振时电路的总电流I0=U/R,所以I=I0/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2有：I/I0=1/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2作此式的函数曲线。设(ω/ω0-ω0/ω)2=Y

曲线如图2所示。这里有三条曲线，对应三个不同的Q值，其中有Q1>Q2>Q3。从图中可看出当外加信号频率ω偏离电路的谐振频率ω0时， I/I0均小于1。Q值越高在一定的频偏下电流下降得越快，其谐振曲线越尖锐。也就是说电路的选择性是由电路的品质因数Q所决定的，Q值越高选择性越好。