与您探讨串联谐振的原理,分析串联谐振现象的一些特点,探索串联谐振现象的一些基本规律,让您在应用中更自如地使用串联谐振电源产品,分析一些现象在测试期间发生的。
串联谐振的形成:
谐振是由R、L、C器件组成的电路在一定条件下发生的一种特殊现象。 首先分析一下R、L、C串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。 图1所示的R、L、C串联电路,在余弦电流U作用下,其复阻抗为:
式中,电抗X=Xl-Xc是角频率ω的函数,X随ω变化的情况如图2所示。当ω由零变为∞时,X由-∞变为+∞,当ω<ωo,X<0,电路为容性; 当ω>ωo,X>0时,电路呈感性; =ωo
此时电路阻抗Z(ωo)=R为纯电阻。 电流和电压同相,我们称此时电路的工作状态为谐振。 由于这些谐振发生在R、L、C串联电路中,故又称串联谐振。 等式 1 是串联电路谐振的条件。 从这个公式电容器串联和并联特点,可以得到谐振角频率ωo如下:
共振频率为
可见,串联电路的谐振频率是由电路本身的参数L和C决定的。 它与外界条件无关,故又称电路的固有频率。 当电源的频率一定时,可以调整电路参数L或C,使电路的固有频率与电源的频率一致,从而发生谐振; 当电路的频率一定时,可以改变电源的频率,使其与电路的固有频率一致。 发生共振。
串联谐振电源在电力系统应用中的特点:
1、所需电源容量大大降低。 串联谐振电源借助谐振检波器和被测产品的电容谐振形成大电流和高压。 在整个系统中,电源只需要提供系统中有功功耗的部分。 因此,测试所需的电源只是测试容量。 1/Q。
2、设备重量和体积大大减小。 在串联谐振电源中,不仅省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器,而且谐振励磁电源只需要1/Q的试验容量,大大降低了系统的重量和体积,通常是普通测试装置的1/3-1/5。
3、改善输出电流的波形。 谐振电源是一种谐振混频电路,可以改善输出电流的波形畸变,获得良好的余弦波形,有效避免被测产品被纹波峰误击穿。
4、防止大的漏电电压冻伤故障点。 在串联谐振状态下,当被试物绝缘薄弱点被击穿时,电路立即失谐,回路电压迅速升高到正常试验电压的1/Q。 然而,当采用并联谐振或试验变压器法进行耐压试验时,击穿电压立即上升数十倍。 两者相比,漏电压与击穿电压相差数百倍。 因此,串联谐振能有效发现绝缘薄弱环节,不用担心因漏电电压过大而冻伤故障点。
5、不会有任何恢复过流。 当测试产品发生故障时,由于失去谐振条件,大电流会立即消失,电弧会立即熄灭,电流恢复的恢复过程很长,很容易切断电源再次达到闪光电流之前供应。 这些电流的恢复过程是能量积累的间歇振荡过程,过程较长,不会出现恢复过流。
串联谐振装置是华鼎电源在多年工频谐振升压装置研究、生产和试验的基础上设计的新一代谐振升压装置。 变频谐振试验是一种全新的高压试验方法。 借助检波器和被测产品的电容实现串联谐振,从而在被测产品上得到大电流和高电压。 是当前大电流测试的一种新方式和时尚。 美国早已广泛使用。 变频谐振试验适用于大容量大电流电容器试验产品,如发电机、大型变压器、GIS及高压交联电力电缆等,是交接和预防的现场试验装置测试。
谐振的定义:电容和电感器件的线性无源二端网络中,端口电流和电压以一定频率的余弦激励(达到稳态时)同相的现象。 谐振电路分为并联谐振电路和串联谐振电路。 这次我们主要讨论串联谐振电路的应用。
在电子设备中,往往需要完成在众多不同频率信号中只选择某一频率信号进行处理,同时滤除其他频率信号的任务,如(广播电视等)。 最常用的具有选频功能的电路是谐振电路,所以谐振电路的功能之一就是选频。
另外,变频谐振试验法主要用于电容值较大的容性电力设备的现场交流耐压试验,此类电力设备包括交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆(XLPE)、全封闭高压-电压组合家电(GIS)、发电机转子、大型变压器、架空电力线、电力电容器等。这种效应主要是由于被测电容器两端的电流是电源电流的Q倍在共振; 源的激励功率仅为谐振时电容C上电功率容量的1/Q,Q越大,激励功率越小。 基于以上两个优点,串联变频谐振对电容测试产品进行交流耐压测试已成为一种流行趋势。
串联谐振形成的条件
串联谐振电路由电感线圈和电容器串联组成。 其电路模型如下图所示,其中R和L分别为线圈的内阻和电感,C为电容在角频率下的电容量
在余弦电流w的作用下,该电路的复阻抗为:
式中,感抗XL=wl,容抗XC=1/wc,检测X=XL-XC,阻抗角ΨZ=arctg(X/Z)都是传感器角频率ω的函数电源。 谐振时,U'S和I'同相,即ψ=0,所以电路谐振时,X=0电容器串联和并联特点,即XL=XC,wl=1/wc。
串联谐振的频率,电路的固有频率
当电源的角频率为w=w0(f=f0)时,电路发生串联谐振。 由前面的多项式wl=1/wc可得:w0=或f0= 多项式说明,当RLC串联电路发生谐振时,w0(或f0)仅取决于电路参数L和C,当L和C为常数,w0(或f0)也是突然确定的,所以w0(或f0)称为电路的固有频率。
对于给定的R、L、C串联电路,当电源的角频率等于电路的固有频率时,电路发生谐振。 如果电源的频率w一定,要使电路产生谐振,可以通过改变电路参数L或C来改变电路的固有频率w0,使电路在w=w0时产生谐振。 调整L或C使电路产生谐振的过程称为谐振。
通过形成共振条件的原因,可以看出形成共振的调整方法有两种。
调节L或C使电路产生谐振。 电感器件与电容器件的关系为:L=L0=; C=C0=。 调整电源的频率,使电源的输出频率等于电路的固有频率:W=W0=。
可见,要使电路满足谐振条件,可以通过改变L、C或f来实现。 谐振时,电路的复电阻Z=R+j[L-(1/C)]=R为纯内阻,此时阻抗为最小值,阻抗角=0 . 如果外加电流的有效值U与电路中的内阻R为固定值,则电路中电流的有效值在谐振时达到最大值I0=I(f0)=U/R。
串联谐振具有以下特点:
(1)电压与电流同相,电路为纯阻性;
(2)阻抗最小,电压最大。 由于谐振,检测X=0,所以Z=R+jX=R,其值最小,电路中电压I=U/R=I0最大;
(3)电感的端电流UL和电容的端电流UC大小相等,相位相反,相互补偿,外加电流与内阻上的电流平衡,即UR =Ui;
(4) 电感器或电容器的端电流可能大大超过施加电流。 电感或电容的端电流与外电流之比为串联谐振电路的质数Q:
FM系列谐振耐压试验装置是北京华鼎电力设备有限公司生产的经典配置,由于配置电流可达108kV,高压电压可达4A,该装置可完成所有交流耐压试验35KV变配电厂设备。 也兼容10KV变配电厂所有电力设备的预防性试验。 变配电厂产品有:35kV高压电缆、高压开关、避雷器、母线管、绝缘子、互感器、电力变压器等(以上电力产品均可为35kV或10kV ). 该装置采用优质配件制造。 检波器经过恶劣环境老化测试,可从3米高处跌落无损。 内部灌注高压绝缘固体油脂,外部采用钢化玻璃钢,可适应不同环境、气候条件和海拔高度。 是各35kV变配电厂、10kV变配电厂必备的高压预防性试验设备。
二、测试参数(供参考)
1.35KV/电缆1000m,电容≤0.095μF,测试频率30-300Hz,测试电流52KV。
2.10KV/电缆2000m,电容≤0.74μF,测试频率30-300Hz,测试电流22KV。
3、35KV开关、绝缘子、母线交流耐压试验,试验频率30-300Hz,试验电流不超过100KV。
4、10KV开关、绝缘子、母线交流耐压试验,试验频率30-300Hz,试验电流不超过42KV。
5.35KV变压器交流耐压测试,电容≤0.02μF,测试频率30-300Hz,测试电流68KV。
6、10KV变压器交流耐压试验,试验频率30-300Hz,试验电流28KV
.3. 工作环境(检波器下禁止有地网或铁板、铁网等金属物,否则易烧毁检波器)
1、环境温度:-150C-450C;
2、相对温度:≤90%RH;
3、海拔高度:≤2500米;