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變頻串聯(lián)諧振技術(shù)

來(lái)源:上海旺徐電氣有限公司   2017年04月21日 15:27  

變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)是利用電抗器的電感和被檢測(cè)物體的電容實(shí)現(xiàn)電容諧振, 從而在被檢測(cè)物體上獲取比較大的電流和電壓,變頻串聯(lián)諧振技術(shù)是當(dāng)前電纜高壓試驗(yàn)比較流行的一種方法, 下面重點(diǎn)介紹電纜高壓試驗(yàn)中變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的應(yīng)用,從而為同類研究提供參考。

串聯(lián)諧振高壓試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)

1.串聯(lián)諧振的產(chǎn)生

R.L.C串聯(lián)回路圖如圖2所示。

在R.L.C串聯(lián)電路中,在正弦電壓U作用下,復(fù)阻抗:z=R+j( ωL- 1/ωC )=R+jX
其中:X是角頻率ω的函數(shù),X=XLXC,X會(huì)隨著ω的增大逐漸變大,其變化函數(shù)圖如圖3所示。

圖3 在R.L.C串聯(lián)電路中變化函數(shù)圖

當(dāng)ω>ω0時(shí),X>0,電路為感性;當(dāng)ω<ω0時(shí),X<零,電容為容性;當(dāng)ω和ω0相同時(shí),電路阻抗Z( ω0)=R,為純阻性,此時(shí)電路的電流和電壓相同,而電路的工作狀態(tài)被稱為串聯(lián)諧振。 電路本身的參數(shù)L、 C決定了串聯(lián)電路的諧振頻率,這些影響因素與外界環(huán)境沒(méi)有關(guān)系,因此,也稱為電路的固有頻率。 如果電源的頻率固定,可以調(diào)節(jié)電路參數(shù)L、 C,從而確保電源頻率和電路固有頻率的相同,進(jìn)而發(fā)生諧振.

2.串聯(lián)諧振電源的優(yōu)點(diǎn)

串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被測(cè)電纜電容之間的調(diào)頻,產(chǎn)生諧振從而產(chǎn)生大的電流和電壓,因此,在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,串聯(lián)諧振電源只需要提供系統(tǒng)有功消耗的能量,能很大的節(jié)省電能消耗。 在串聯(lián)諧振電源中,不需要重量、 體積大的大功率調(diào)壓裝置以及試驗(yàn)變壓器,大大地減少了試驗(yàn)設(shè)備占用的面積。 串聯(lián)諧振電源是諧振式濾波電路,能防止輸出電壓發(fā)生波形畸變的現(xiàn)象,避免了諧波峰值擊穿試驗(yàn)電纜的現(xiàn)象。在串聯(lián)諧振狀態(tài)下,如果試驗(yàn)電纜的絕緣線被擊穿,就會(huì)改變回路的電容值,從而導(dǎo)致電路脫諧,回路的電流就會(huì)迅速的下降,但在并聯(lián)諧振狀態(tài)下,發(fā)生以上現(xiàn)象時(shí),電流會(huì)迅速上升幾十倍,很大地增加了安全事故的發(fā)生幾率,因此,串聯(lián)諧振能有效地防止短路電流燒傷故障點(diǎn)的現(xiàn)象。

當(dāng)試驗(yàn)電纜發(fā)生擊穿現(xiàn)象時(shí),由于失去了諧振條件,高電壓也會(huì)消失,而電弧也會(huì)瞬時(shí)熄滅,在恢復(fù)電壓過(guò)程中,需要花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間恢復(fù)電壓,而在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓前,電源就會(huì)斷開(kāi),因此,串聯(lián)諧振電源恢復(fù)電壓的過(guò)程是能量積累的一個(gè)過(guò)程,并且在這個(gè)過(guò)程中不會(huì)恢復(fù)過(guò)電壓。

3.串聯(lián)諧振試驗(yàn)頻率

由于電纜的電容量比較大,如果采用傳統(tǒng)的工頻試驗(yàn)變壓器進(jìn)行試驗(yàn),存在試驗(yàn)變壓器體積大、 工作電源大電流現(xiàn)場(chǎng)獲取難等問(wèn)題,因此,一般情況下都會(huì)采用串聯(lián)諧振交流耐壓設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn),串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備具有輸入電源容量小、 重量輕、體系小、運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。目前,在試驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)選用30~300 Hz調(diào)頻式串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備,這種設(shè)備具有多重保護(hù)、自動(dòng)調(diào)諧、 噪音低、 靈活多變等優(yōu)點(diǎn)。

在串聯(lián)諧振試驗(yàn)過(guò)程中,試驗(yàn)頻率范圍是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問(wèn)題,目前,試驗(yàn)頻率可以分為寬頻率、 工頻率、 接近工頻率三種情況,其中寬頻率包括1~300 Hz、 20~300 Hz、 30~300 Hz等幾種情況;工頻率包括45~55 Hz、 45~65 Hz等幾種情況;接近工頻率為35~75 Hz。

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