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串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)在實(shí)際工作中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2013-10-06  |  點(diǎn)擊率:1221

摘要:本文介紹了變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的工作原理,闡明了其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并對(duì)實(shí)際使用中的問(wèn)題進(jìn)行了分析處理,具有一定的使用價(jià)值。

 關(guān)鍵詞:電容、電感、串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)、品質(zhì)因數(shù)頻率調(diào)整近年來(lái),大電容量的電氣設(shè)備(如大型發(fā)電機(jī)組、電力變壓器、電力電容器、GIS、電力電纜等)在一定頻率范圍內(nèi)的絕緣耐受與工頻耐壓具有一定的等效性,這樣就為利用變頻試驗(yàn)裝置的電感與被試品的電容串聯(lián)產(chǎn)生諧振電壓來(lái)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)提供了可能,且由于試驗(yàn)裝置的勵(lì)磁電壓低、重量輕,非常方便于在施工現(xiàn)場(chǎng)使用?,F(xiàn)就變頻串聯(lián)諧振耐壓驗(yàn)裝置的原理、特點(diǎn)和在實(shí)際應(yīng)用中的幾點(diǎn)體會(huì)進(jìn)行闡述。

 一、

 串聯(lián)諧振的基本原理發(fā)生串聯(lián)諧振的基本原理是:在R-L-C電路中(如圖1所示)

由電工知識(shí)得到:Uc=I/ωC,UL=I*ωL,UR=I*R,U=Uc+UL+UR,當(dāng)LRC 串聯(lián)回路中的感抗與試品容抗相等時(shí),電感中的磁場(chǎng)能量與試品電容中的電場(chǎng)能量相互補(bǔ)償,試品所需的無(wú)功功率全部由電抗器供給,電源只提供回路的有功損耗。電源電壓與諧振回路電流同相位,電感上的電壓降與電容上的壓降大小相等,相位相反。由圖1 可知,當(dāng)ωL=1/ωc,回路的諧振頻率f=1/2π√LC ,也就是說(shuō),電路發(fā)生串聯(lián)諧振,電源提供很小的勵(lì)磁電壓,試品上就能得到很高的電壓,電源頻率為諧振頻率。
 

二、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的特點(diǎn)利用串聯(lián)諧振原理在回路中產(chǎn)生高電壓,一般頻率為30~300Hz。串聯(lián)諧振高壓發(fā)生器原理如下圖2表示:


 

當(dāng)電源頻率(f)、電感(L)及被試設(shè)備電容(C)滿足下式時(shí)回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)此時(shí): f=1/2π√LC,回路中電流為I=Ulx/R,被試設(shè)備電壓為Ucx=I/ωCx輸出電壓與勵(lì)磁電壓之比為試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù):Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R,由于試驗(yàn)回路中電阻R很小,故試驗(yàn)回路品質(zhì)因數(shù)很大。一般正常時(shí)可達(dá)50以上,既輸出電壓是勵(lì)磁電壓50倍,因此用較低容量的試驗(yàn)變壓器就能得到較高的試驗(yàn)電壓。這樣就解決了在一般的交流耐壓試驗(yàn)中試驗(yàn)變壓器容量不能滿足試驗(yàn)要求的問(wèn)題。而此時(shí)電容量與電感的關(guān)系為ωL=1/ωc,因?yàn)閷?duì)某個(gè)試品而言,電容量是固有的,試驗(yàn)用可調(diào)電感的價(jià)格也非常昂貴,因此解決問(wèn)題的途 徑就引到了改變電源頻率回路的諧振頻率,在初始電壓下調(diào)節(jié)回路的頻率,觀察Uc的變化達(dá)zui大值時(shí),增加或減小頻率時(shí)諧振電壓都要下降,這時(shí)的頻率為諧振頻率,這時(shí)的電壓為諧振點(diǎn)電壓,增加勵(lì)磁電壓就能升高諧振電壓,從而達(dá)到試驗(yàn)電壓目的。另外,由于試驗(yàn)回路是處于諧振狀態(tài),回路本身具有良好的濾波作用,電源波形中的諧波分量在設(shè)備兩端大為減小,從而輸出良好的正弦波形。當(dāng)試品放電或擊穿時(shí),即回路中等值電容被短路,諧振條件被破壞,電壓明顯下降,恢復(fù)電壓上升緩慢,試品上不發(fā)生暫態(tài)過(guò)電壓,且電源供給的短路電流受到電抗的限制而減少,從而限制被試設(shè)備的損壞程度。
 
三、串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的幾點(diǎn)應(yīng)用
 

155WM發(fā)電機(jī),使用變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行工頻交流耐壓的實(shí)驗(yàn),測(cè)得發(fā)電機(jī)一相定子繞組對(duì)地電容285nF,根據(jù)工頻耐壓50HZ的要求,需要定做兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電感L1=L2=14H
,如圖3所示