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串联谐振装置的三种不同试验类型
2021-05-12

串联谐振耐压装置主要由变频控制器,励磁变压器,高压电抗器,高压分压器等组成。变频控制器又分两大类,20KW及以上为控制台式,20KW以下为便携箱式。它由控制器和滤波器组成。变频控制器主要作用是把幅值和频率都固定的380V或200V工频正弦交流电转变为幅值和频率可调的正弦波,并为整套设备提供电源。励磁变压器的作用是将变频电源输出的电压升到合适的试验电压,高压电抗器L是谐振回路重要部件,当电源频率等于1/(2π√LCX)时,它与被试品CX发生串联谐振。


串联谐振


当电路的谐振条件w0l-1/w0c=0可知,要实现电路的谐振,既可以固定电路参数而改变电源频率,也可以固定电源频率而改变电感L和电容C,根据调节方式的不同,串联谐振交流耐压实验装置可分为调容式工频串联谐振交流耐压试验装置、调感式工频串联谐振交流耐压试验装置和变频式串联谐振交流耐压试验装置。

(1)调容式工频串联谐振交流耐压试验装置:

调容式工频串联谐振交流耐压试验装置就是通过调节试验回路中的调谐电容器,与回路中固定的调谐电感配合,使整个试验回路在工频(50HZ)下发生谐振。

B1:调压器

B2:励磁变压器

L:电抗器

CX:试品电容

C:调谐电容器

C1、C2:分压器电容

电抗器和调谐电容器通常由几节组成,通过不同的组合方式可以进行不同电压等级的交流耐压试验。调容式工频串联谐振交流耐压试验装置的主要特点:

(a)重量轻、所需电源容量小、输出的是50HZ工频电压。

(b)试验装置的谐振频率固定为50HZ,通过调节固定电感与调谐电容的组合方式,使试验回路达到谐振。由于每支调谐电感的电感量与调谐电容的电容量是固定的,只能通过不同的组合方式使试验回路的感抗和容抗数值尽量相等。因此,调节不太方便,且品质因数比较低(一般小于40)。

(c)装置采用单向供电,要求输入电流较大。

(d)试验电源的频率固定为50HZ,采用便携式自耦调节器调节输入电压,由于调压器的容量并不大吗,因此要求被试品的容量不能太大,且试验电压波形稍有畸变。

(e)电感的体积较大。

(f)适用于电容量较小的试品的交流耐压试验。

(g)装置中的调压器存在运动部件,其机械寿命较短。

2)调感式工频串联谐振交流耐压试验装置:

调感式工频串联谐振装置是通过调节与试品串联的电抗器的电感量来达到谐振的。

B1:调压器

B2:励磁变压器

L:电抗器

CX:试品电容

C1、C2:分压电容

电抗器通常由几节组成,通过电抗器的各种组合方式可以进行不同电压等级的交流耐压试验。调感式串联谐振耐压试验装置的主要特点:

(a)可调电抗器的耐受电压水平较高。

(b)调感式工频串联谐振装置谐振频率固定在50HZ,通过改变与试品串联的电抗器的电感量,达到谐振。可调电抗器电感量的改变是通过采用机械机构改变电抗器铁芯的空气间隙来实现的。因此使得设备非常笨重(每节可调电抗器的重量约在1.5吨左右),噪音大,而且又需要额外的调节机构,不是太方便。

(c)该装置采用三相供电,要求输入电流较小。

(d)需要采用调压器调节升压变压器的输入电压,由于调压器的容量并不大,因此要求被试品的容量不能太大,且试验电压波形稍有畸变。

(e)Q值比较小,一般小于50.

(f)可调电抗器单位容量的体积相当大。

(3)变频式串联谐振耐压试验装置:

变频串联谐振耐压试验装置主要是通过改变试验电源的输出频率,使回路中固定电感量的电抗器L与被试品C二串联支路发生谐振(谐振频率20-30HZ),使被试品承受适当的高电压。

1:变频电源

2:励磁变压器

3:过电压保护装置

4:电抗器

5:试品

6:高压分压器

电抗器通常由几节组成,通过电抗器的各种组合方式可以进行不同电压等级的交流耐压试验。变频式串联谐振耐压试验装置的主要特点:

(a)调频、调幅电源采用电力电子设备控制,电源容量大,且省去了用于调节电压的调压器,使整套装置的体积小、重量轻,非常适合于现场使用。

(b)电源频率可在较大的范围内平滑调整,因此品质因数高(一般在70-150),也大大增加了试品的容量范围,适用于大容量试品。

(c)试品试验电流受回路谐振条件的制约,因此当试品击穿或者发生短路时,系统的谐振条件会被破坏,试验电压迅速降低,短路电流很小,只有试品电流的十分之一以下,因此即使被击穿也不会对试验装置或者试品造成危害,同时也提高了试验人员的安全性。

(d)装置采用三相供电,要求输入电流较小。

(e)电源输出为正弦波,谐振时波形畸变度极小。

(f)电抗器虽然为固定电感,但通过串、并联还是可以改变的,因此也大大增加了试品的容量范围。

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