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串联谐振耐压设备的工作原理是什么
2021-11-17

1、系统介绍


串联谐振耐压设备是根据电感器的原理和电缆的电容来产生高压的,典型串联谐振耐压设备系统的简化电路,可调自耦变压器 T1 为励磁变压器 T2 提供可变工作电压,T2 提供谐振电路电源,并将测试电路与电源电路隔离,电容器 C 表示试验电容及其并联电容,如分压电容、套管电容等,电感 L 表示电容 C 的电容电抗偏移时,电感 L 被调整到电路谐振状态的可变电抗器。


在谐振状态下对于高质量的容性负载,典型系统的 Q 值在 50-80之间,谐振状态下,谐振回路中的电流 I 与励磁变压器的电压 U 同相,因此,输入功率是存储功率 P,即 cosφ=1,P=uicosφ=UI。


在谐振状态下,电容负载 C 上的无功功率 Wc 为 Wc=UcI=QUI=QP因此,将断路器、电压调节器、接触器等电元件的额定容量降低到所需功率的 1/Q,大大降低了供电系统的要求。


串联谐振耐压设备

2、串联谐振畸变


假设输入电压在稳态条件下无失真,电压增益函数 Uc 与 U 的比值可表示为该函数可以简化成式中:为输入电源频率的谐波(n>,l)因此,当串联谐振电路在输入功率频率(n=1)调谐时,会产生较大的电压增益,从而减小输入功率频率谐波对系统的影响,该系列谐振回路的典型谐波失真水平完全低于 0,5%。


3、串联谐振耐压设备系统的暂态计算


在串联谐振电路中,由闪络引起的消弧引起的输出电压恢复率很慢,恢复电压可以表示如下:


从电弧熄灭的瞬间开始计算时间 t,可将指数ωt/2Q 改写成闪络周波数 N 的变量 ωt/2Q=Nπ/Q。


当 nπ/Q≈3 或 n≈Q 时,式中给出的电压 Uc(T)将返回原始值的96%,因此,在一次闪络之后,电源需要大约 Q 周波才能将负载电容充电到全电压,一般来说,试验装置的过载保护在达到该值之前就已投入运行。


4、串联谐振耐压设备系统的调谐


通过调整堆芯的气隙,使堆芯完全关闭时的电感从最大值持续变化到堆芯完全打开时的最小值(通常,电抗器可以在 4%~90%的堆芯气隙范围内调谐),当电抗器电感等于电路电容时,系统达到谐振,在这里ωL=1/ωC 式中:l 为电抗器电感,c 为负载电容,ω为角频率(ω=2πf,f 为输入电源频率)。


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