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        串联谐振试验装置工作原理及系统配置

        发布时间: 2021-06-06  点击次数: 473次
        1. 所需电源容量大大减小。系列串联谐振试验装置是利用和被试品电容产生谐振,从而得到所需高电压和大电流的,在整个系统中,电源只需要提供系统中有功消耗的部分,因此,试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q倍(Q为品质因素)。
        2. 设备的重量和体积大大减小。串联谐振电源中,不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率,而且,谐振激磁电源只需试验容量的1/Q,使得系统重量和体积大大减小,一般为普通试验装置的1/5~1/10。
        3. 改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路,能改善输出电压的波形畸变,获得很好的正弦波,有效地防止了谐波峰值引起的对被试品的误击穿。
        4. 防止大的短路电流烧伤故障点。在谐振状态,当被试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐(电容量变化,不满足谐振条件),回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行时,击穿电流立即上升几十倍,两者相比,短路电流与击穿电流相差数百倍。所以,串联谐振能有效地找到绝缘弱点,又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
        5. 不会出现任何恢复过电压。被试品发生击穿闪络时,因失去谐振条件,高电压也立即消失,电弧立刻熄灭,装置的保护回路动作,切断输出。

        三、工作原理及系统配置

        31工作原理

                  

                               

        图一、变频串联谐振试验成套装置原理简图

        VF:变频控制器           T1:励磁变压器

        L1L2:高压电抗器       C1C2:高压分压器高、低压臂

        Cx:试品

        高压电抗器L1L2可并、可串接使用,以保证回路在适当的频率下谐振。通过变频控制器VF提供电源,试验电压由励磁变压器T1经过初步升压后,使高电压加在高压电抗器L和试品Cx上,通过改变变频控器的输出频率,使回路处于串联谐振状态;调节变频电源的输出电压幅度值,使试品上的高压达到合适的电压值。

        回路的谐振频率取决于与被试品串联的电抗器的电感L和试品的电容Cx,谐振频率f=1/2πLCx  )。

        32系统配置

        321变频控制器

        变频控制器从结构上分为两大类:20kW及以上为控制台式,20kW以下为便携箱式;它是由控制器和滤波器组成。在系统中变频控制器的主要作用是把幅值和频率固定的工频380V220V的正弦交流电转变成为幅值和频率可调的正弦波,并为整套设备提供电源。

           变频控制器具有IGBT保护、过流保护、过压保护、放电保护、进线保护等可靠的保护功能,保证试验人员和试品的安全。

           IGBT保护:当IGBT电流过大或过热时,CPU将停止工作,直到系统恢复正常。

           过压保护:是指当试验电压超过人为整定的保护电压(保护电压可根据不同试验电压需要任意设定)时,控制器自动跳闸,CPU停止工作,并提示系统发生过压保护。

           过流保护:是当CPU检测到母线工作电流超过IGBT工作电流或IGBT温度过高时,CPU会发生过流保护信号,装置停止工作,并通过液晶屏提示系统发生过流保护。

           放电保护:当试器击穿、短路或试品放电时,CPU停止工作,并切断主回路。

        进线保护、低通滤波器:不仅可以在稳态下使放电或击穿电流小,而且使暂态(瞬时)电流的破坏减小,从而保证设备和人身的安全。

        测量部分:试验人员可直接从变频控制器控制面板上读取输入电压、电流、当前工作频率、变频控制器输出电压、电流及试品上所加谐振电压信号。

        参数

        额定输入:380V、三相或220V、单相50Hz/60Hz

        额定输出:0~400V0~220V

        频率分辨率:0.02Hz

        输出波形:正弦波

        输出频率:20-400Hz

        额定容量:5KW10KW20KW50KW100KW200KW300KW、(其中5KW10KW可采用单相电源供电)。

        322励磁变压器

        励磁变压器的作用是将变频电源的输出电压升到合适的试验电压,满足电抗器、负载在一不定期品质因数下试验电压的要求(励磁变压器的容量一般与变频控制器相同)。为了满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求,励磁变压器高压绕组一般有多个抽头。

        323高压电抗器

        高压电抗器L是谐振回路的重要部件,当电源频率等于1/2πLCx )时,它与被试品Cx发生串联谐振;电抗器的性能直接影响到系统Q值的大小。

        324高压分压器

           高压分压器是高电压测试器件,它由高压臂C1和低压臂C2组成,测量信号从低压臂C2上引出,作为高压电测量和保护信号。

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