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      串聯諧振試驗裝置工作原理及系統配置

      發布時間: 2021-06-06  點擊次數: 755次
      1. 所需電源容量大大減小。系列串聯諧振試驗裝置是利用和被試品電容產生諧振,從而得到所需高電壓和大電流的,在整個系統中,電源只需要提供系統中有功消耗的部分,因此,試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q倍(Q為品質因素)。
      2. 設備的重量和體積大大減小。串聯諧振電源中,不但省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率,而且,諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q,使得系統重量和體積大大減小,一般為普通試驗裝置的1/5~1/10。
      3. 改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路,能改善輸出電壓的波形畸變,獲得很好的正弦波,有效地防止了諧波峰值引起的對被試品的誤擊穿。
      4. 防止大的短路電流燒傷故障點。在諧振狀態,當被試品的絕緣弱點被擊穿時,電路立即脫諧(電容量變化,不滿足諧振條件),回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而采用并聯諧振或者傳統試驗變壓器的方式進行時,擊穿電流立即上升幾十倍,兩者相比,短路電流與擊穿電流相差數百倍。所以,串聯諧振能有效地找到絕緣弱點,又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。
      5. 不會出現任何恢復過電壓。被試品發生擊穿閃絡時,因失去諧振條件,高電壓也立即消失,電弧立刻熄滅,裝置的保護回路動作,切斷輸出。

      三、工作原理及系統配置

      31工作原理

                

                             

      圖一、變頻串聯諧振試驗成套裝置原理簡圖

      VF:變頻控制器           T1:勵磁變壓器

      L1、L2:高壓電抗器       C1、C2:高壓分壓器高、低壓臂

      Cx:試品

      高壓電抗器L1、L2可并、可串接使用,以保證回路在適當的頻率下諧振。通過變頻控制器VF提供電源,試驗電壓由勵磁變壓器T1經過初步升壓后,使高電壓加在高壓電抗器L和試品Cx上,通過改變變頻控器的輸出頻率,使回路處于串聯諧振狀態;調節變頻電源的輸出電壓幅度值,使試品上的高壓達到合適的電壓值。

      回路的諧振頻率取決于與被試品串聯的電抗器的電感L和試品的電容Cx,諧振頻率f=1/2πLCx  )。

      32系統配置

      321變頻控制器

      變頻控制器從結構上分為兩大類:20kW及以上為控制臺式,20kW以下為便攜箱式;它是由控制器和濾波器組成。在系統中變頻控制器的主要作用是把幅值和頻率固定的工頻380V220V的正弦交流電轉變成為幅值和頻率可調的正弦波,并為整套設備提供電源。

         變頻控制器具有IGBT保護、過流保護、過壓保護、放電保護、進線保護等可靠的保護功能,保證試驗人員和試品的安全。

         IGBT保護:當IGBT電流過大或過熱時,CPU將停止工作,直到系統恢復正常。

         過壓保護:是指當試驗電壓超過人為整定的保護電壓(保護電壓可根據不同試驗電壓需要任意設定)時,控制器自動跳閘,CPU停止工作,并提示系統發生過壓保護。

         過流保護:是當CPU檢測到母線工作電流超過IGBT工作電流或IGBT溫度過高時,CPU會發生過流保護信號,裝置停止工作,并通過液晶屏提示系統發生過流保護。

         放電保護:當試器擊穿、短路或試品放電時,CPU停止工作,并切斷主回路。

      進線保護、低通濾波器:不僅可以在穩態下使放電或擊穿電流小,而且使暫態(瞬時)電流的破壞減小,從而保證設備和人身的安全。

      測量部分:試驗人員可直接從變頻控制器控制面板上讀取輸入電壓、電流、當前工作頻率、變頻控制器輸出電壓、電流及試品上所加諧振電壓信號。

      參數

      額定輸入:380V、三相或220V、單相50Hz/60Hz

      額定輸出:0~400V0~220V

      頻率分辨率:0.02Hz

      輸出波形:正弦波

      輸出頻率:20-400Hz

      額定容量:5KW、10KW、20KW、50KW、100KW、200KW、300KW、(其中5KW、10KW可采用單相電源供電)。

      322勵磁變壓器

      勵磁變壓器的作用是將變頻電源的輸出電壓升到合適的試驗電壓,滿足電抗器、負載在一不定期品質因數下試驗電壓的要求(勵磁變壓器的容量一般與變頻控制器相同)。為了滿足不同電壓等級、不同容量試品的試驗要求,勵磁變壓器高壓繞組一般有多個抽頭。

      323高壓電抗器

      高壓電抗器L是諧振回路的重要部件,當電源頻率等于1/2πLCx )時,它與被試品Cx發生串聯諧振;電抗器的性能直接影響到系統Q值的大小。

      324高壓分壓器

         高壓分壓器是高電壓測試器件,它由高壓臂C1和低壓臂C2組成,測量信號從低壓臂C2上引出,作為高壓電測量和保護信號。

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