变频串联谐振交流耐压试验课件.ppt

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1、变频串联谐振交流耐压试验串联谐振定义在含有电阻、电感及电容元件串联的交流电路中，当电源电压U与电路电流I相位同相时，则称电路发生了谐振，因元件是串联连接方式，故称为串联谐振。串联谐振等效电路RLC～UIURULUC串联谐振时电路特点电路电流：I=U/Z电路等效阻抗：Z=R+J(XL-XC)由串联谐振定义可知：电路发生谐振时，电路电流I与电源电压U同相。又由电工基础可知，只有在交流电路负载呈纯阻性时，电源电压与电流同相。由上可知，电路谐振时具有以下明显特点：（1）电路等效阻抗达到最小值且等于电阻分量，Z=R。（2）电路等效电抗分量等于零，即：XL-X

2、C=0XL=XC（3）根据公式I=U/Z，当电源电压一定，Z等于最小值时，I达到最大值。在串谐定义时，也可表述为：在含有电阻、电感及电容元件串联的交流电路中，当XL=XC（或Z=R）时，则电路发生了谐振。串联谐振时电路特点各元件电流电压分析：元件电流：串联电路中，各元件流过电流相同。元件电压：电阻电压UR=U/R*R=U电感电压UL=U/R*XL=（XL/R)*U电容电压UC=U/R*XC=（XC/R)*U因为:XL=Xc，故:UL=Uc可知：电源电压等于电阻两端电压，即电源电压全部作用于电阻元件两端。电感、电容元件两端电压在数值上大小相等，其值等

3、于电源电压的XL/R（或Xc/R)倍,但相位相反。串联谐振时电路特点向量图IUL.U=UR....UCU:电源激励电压I:回路电流。因谐振时负载呈纯阻性，故在向量上与电源电压同相位。UR：电阻元件两端电压。与电源电压完全相同。UL：电感元件两端电压。电感元件电压超前电流90°。UC：电容元件两端电压。电容元件电压滞后电流90°。品质因数Q通常情况下，回路感抗和容抗远大于电阻分量，故电容（试品）和电感上的电压远高于电源电压，所以串联谐振也称电压谐振。其电压值为电源电压的XC/R（XL/R）倍，工程上常使用这个比值来表征谐振电路的性能，并称此比值为串联

4、电路的品质因数，用Q表示。品质因数又称共振系数，有时简称为Q值。它是由电路参数R、L、C共同决定的一个无量纲的量。正是因为Q值的存在，使得利用串联谐振试验时可利用较小的励磁容量及电源容量即可获得很大的试验容量，由较低的励磁电压获得较高的试验电压，从而完成利用试验变压器难以完成的大容量试品的试验，这就是串联谐振的最大优势。达到串联谐振的方式达到串联谐振的基本条件：XL=XC即:式中包含3个未知数：f（频率）L（电感）C（电容）为了满足上述条件即可使电路发生谐振，三个未知数，说明可通过三种方式达到谐振。（1）固定电感量L、电容量C，改变电路电源频率，可

5、使基本条件成立，即调频方式。（2）固定频率f、电容量C，改变电感量L，可使基本条件成立，即调感方式。（3）固定频率f、电感量L，改变电容量C，可使基本条件成立，即调容方式。串联谐振在电气试验中的应用串联谐振较工频试验变交流耐压的优点：（1）对电源容量要求小，仅需工频试验变试验容量的1/Q倍。能够完成一些传统试验方法无法完成的试验。（2）试验电压波形好，正弦度高。谐振电路本身是一个良好的低通滤波电路，能够输出波形非常好的正弦波电压，波形失真度非常小。（3）安全，对试品危害小。试验中如试品击穿，则谐振条件破坏，试验电压迅速下降，电流减小，放电能量减小，

6、不会产生过电压，因而不会因反复放电扩大故障点，有利于保护试品。不同调谐方式的串联谐振耐压设备调频式串联谐振装置特点：（1）电抗器结构简单，可靠性高，易维护，工作时噪音小。（2）容量较小的成套设备，电抗器可设计成积木式结构，单个电抗器体积、重量小，可实现便携要求。（3）由于通过频率调节来达到谐振，故对于频率范围要求较窄的试品，需要配置较多的电抗器（或补偿电容），通过灵活的改变电抗器组合方式来满足有效试验频率的要求。在某些严格50Hz试验频率要求的场合使用可能受到限制。不同调谐方式的串联谐振耐压设备调感式串联谐振装置特点：（1）试验完全工频输出，试验频

7、率与试品运行频率完全相同，试验等效性好。（2）调感电抗器设备笨重、机械结构复杂、工作可靠性相对较低，维护工作量较大，运行噪声大。调感式串联谐振装置一般在严格工频要求的试验场合应用，或在试验大厅固定安装使用。不同调谐方式的串联谐振耐压设备调容式串联谐振装置由于被试设备承受耐压的绝缘部分，基本等效为一电容。即试品结构固定，其电容值就固定，目前还没有较好的平滑调容方式，故单独的调容串联谐振未见应用。调容措施往往做为一种辅助性方法综合应用在调频或调感谐振装置中（如配置补偿电容器）。调频串联谐振耐压装置谐振频率：由此可知，串联电路的谐振频率f是由电路自身参数

8、L、C决定的，与外部条件无关。调频串联谐振耐压装置原理接线图：变频电源V控制箱TC1C2BPDLCXIUULUCRCCTA