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變頻串聯(lián)諧振技術(shù)
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，因此，串聯(lián)諧振電源恢復(fù)電壓的過程是能量積累的一個(gè)過程，并且在這個(gè)過程中不會(huì)恢復(fù)過電壓。
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)過程中，試驗(yàn)頻率范圍是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問題，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。