一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，包括柱式调压器、励磁变压器、调谐电感、测量分压器、测量模块和上位机，柱式调压器的输出端连接至电源，输出端连接至励磁变压器的输入端，励磁变压器的输出端与调谐电感和试品电容串联构成闭合回路，测量分压器与试品电容并联，测量模块和测量分压器的输出端均与上位机连接，测量模块的输入端与励磁变压器连接，装置还包括阻尼电阻，该阻尼电阻串联于励磁变压器和调谐电感之间。与现有技术相比，本发明专利技术通过在励磁变压器的输出端和调谐电感之间串接阻尼电阻，使得小负载下串联谐振试验的调谐更加稳定，调谐速度更快。

A device for improving the tuning stability of series resonance test under small load

【技术实现步骤摘要】
一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置
本专利技术涉及电气设备的调感式串联谐振工频高电压试验
，尤其是涉及一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置。
技术介绍
串联谐振试验是一种高压电器设备工频高电压试验常用的方法，其原理主要是利用电感和被试品电容(称为负载电容)之间的串联谐振以实现通过输入低电压而在试品上输出高电压，以减小高电压试验对电源容量的要求，对于大容量试品(负载电容大)的试验具有降低试验电源和试验设备容量要求的巨大优势。目前常采用的串联谐振试验方法主要有两种，第一种是变频串联谐振试验方法，通过变频电源改变试验回路的频率实现电抗器与被试品等效电容之间的串联谐振；第二种方法不改变电源频率，通过调谐电感改变试验回路中的电感从而实现与被试品之间的谐振，即调感式串联谐振工频高电压试验方法。与第一种方法相比，第二种方法试验时不改变频率，对实际在工频下运行的高压电器设备的考核更有效。调感式串联谐振工频高电压试验的步骤通常是先在较低电压下预调谐，即调节改变调谐电感，通过测量回路的功率因数是否接近于来判断是否已接近调谐，在接近调谐以后再把电压升高至输出试验目标电压，完成试验。由于较低电压下的测量误差会相对较大和在接近调谐以后再把电压升高至输出试验目标电压的过程中调谐电感可能会略有波动这两个主要原因，电压升高过程中如果发现调谐度发生较大偏离，则需要停止升压，再调节改变调谐电感的电感量，满足调谐度要求以后再继续升压，如此循环，直至达到目标试验电压。调谐过程的流程框图见图1。但是在实际应用过程中，专利技术人发现，在小负载情况下(试品的等效电容较小)，调谐电感的电感量波动较大，上述“预调谐→升压→再调谐→再升压”的过程中出现不稳定甚至往复调节的情况，“预调谐→升压→再调谐→再升压”的过程中经常出现不稳定甚至往复调节的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，解决了小负载情况下串联谐振试验调谐稳定性差的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，包括柱式调压器、励磁变压器、调谐电感、测量分压器、测量模块和上位机，所述柱式调压器的输出端连接至电源，输出端连接至励磁变压器的输入端，所述励磁变压器的输出端与调谐电感和试品电容串联构成闭合回路，所述测量分压器与试品电容并联，所述测量模块和测量分压器的输出端均与上位机连接，所述测量模块的输入端与励磁变压器连接，所述装置还包括阻尼电阻，该阻尼电阻串联于励磁变压器和调谐电感之间。所述测量模块包括功率因数表和电流互感器，所述功率因数表的输入端连接励磁变压器的一次侧，所述电流互感器连接励磁变压器二次侧。所述阻尼电阻的阻值具体为：其中：a为中间变量，b为中间变量，c为中间变量，R1为阻尼电阻的阻值，U2N为激磁变压器二次侧的额定输出电压，ω为2πf，f为电源工频，Cmin为测量分压器的电容量，CN为设计额定负载，UN为额定试验电压，β为设计额定负载的比例上限，为调谐目标范围的上限，Δl为调谐电感气隙可能抖动的距离，为调谐目标范围的下限，α为设计额定负载的比例下限，μ0为真空磁导率，N为调谐电感的线圈匝数，S0为调谐电感气隙等效导磁面积。所述电源工频为50Hz。所述设计额定负载的比例下限为10％。所述设计额定负载的比例上限为40％。所述阻尼电阻的额定耐受电压为激磁变压器二次侧的额定输出电压。所述阻尼电阻上并联有短接开关，当试品电容的电容值超过设计额定负载的40％时，接通短接开关。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)通过在励磁变压器的输出端和调谐电感之间串接阻尼电阻，使得小负载下串联谐振试验的调谐更加稳定，调谐速度更快。2)通过设置短接开关，可以在试品电容的电容值超过设计额定负载的40％时，接通短接开关，从而不影响正常的试验。附图说明图1为调谐过程的流程框图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为试验回路的等效电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本专利技术技术方案解决了小负载情况下串联谐振试验调谐稳定性差的问题，具体通过在调感式串联谐振工频高电压试验装置(或系统)中的励磁变压器(或称升压变压器)的输出端和调谐电感之间接入阻尼电阻。一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，如图2所示，包括柱式调压器、励磁变压器、调谐电感、测量分压器、测量模块和上位机，柱式调压器的输出端连接至电源，输出端连接至励磁变压器的输入端，励磁变压器的输出端与调谐电感和试品电容串联构成闭合回路，测量分压器与试品电容并联，测量模块和测量分压器的输出端均与上位机连接，测量模块的输入端与励磁变压器连接，装置还包括阻尼电阻，该阻尼电阻串联于励磁变压器和调谐电感之间。测量模块包括功率因数表和电流互感器，功率因数表的输入端连接励磁变压器的一次侧，电流互感器连接励磁变压器二次侧。阻尼电阻的阻值范围通过以下方法确定：针对采用调气隙式调谐电感的串联谐振工频高电压试验，通过调节气隙大小实现电感值的改变。调气隙式调谐电感的电感值理论计算公式如下：式(1)中，N为线圈匝数；Rm0为气隙等效磁阻；μ0为真空磁导率；S0为气隙等效导磁面积；l0为气隙几何长度。参见图,2，从励磁变压器副边看的试验回路等效电路如图3所示。图中，R0为试验回路等效电阻，L0为试验回路等效电感，回路的杂散电容相比于负载电容(即被试品等效电容)和分压器电容很小，可以忽略不计。回路总电阻R＝R0+R1，回路总电感L＝L0+L1，回路总电容Cmin为分压器的电容，由分压器高压臂和低压臂电容C1和C2组成。Cx为试品等效电容，即负载电容。通常在小负载情况下，接近调谐时调谐电感远大于试验回路等效电感，即L1>>L0，回路总电感可以近似为L≈L1。通常开始调谐的时候调谐电感是从大往小调的，即调谐电感的气隙从小往大调。假定回路功率因数达到时回路总电感为L，调谐电感的气隙长度为l，则此后调谐过程中如调谐电感的气隙略有波动，如气隙长度略微减小Δl，电感减小了ΔL，回路的功率因数降为则整理可得，式中ω＝2πf，f为工频，50Hz。解方程(4)可得，当气隙长度减小Δl时要保持回路功率因数不低于的条件为式中，通常满足式(5)时，串入的阻尼电阻需远大于试验回路等效电阻，因此可以近似地将式(5)作为需串入的阻尼电阻的条件，即由式(6)也可见，串入阻尼电阻的下限需要按照需考虑的小负载电容情况的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，包括柱式调压器、励磁变压器、调谐电感、测量分压器、测量模块和上位机，所述柱式调压器的输出端连接至电源，输出端连接至励磁变压器的输入端，所述励磁变压器的输出端与调谐电感和试品电容串联构成闭合回路，所述测量分压器与试品电容并联，所述测量模块和测量分压器的输出端均与上位机连接，所述测量模块的输入端与励磁变压器连接，其特征在于，所述装置还包括阻尼电阻，该阻尼电阻串联于励磁变压器和调谐电感之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，包括柱式调压器、励磁变压器、调谐电感、测量分压器、测量模块和上位机，所述柱式调压器的输出端连接至电源，输出端连接至励磁变压器的输入端，所述励磁变压器的输出端与调谐电感和试品电容串联构成闭合回路，所述测量分压器与试品电容并联，所述测量模块和测量分压器的输出端均与上位机连接，所述测量模块的输入端与励磁变压器连接，其特征在于，所述装置还包括阻尼电阻，该阻尼电阻串联于励磁变压器和调谐电感之间。


2.根据权利要求1所述的一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，其特征在于，所述测量模块包括功率因数表和电流互感器，所述功率因数表的输入端连接励磁变压器的一次侧，所述电流互感器连接励磁变压器二次侧。


3.根据权利要求1所述的一种提高小负载下串联谐振试验调谐稳定性的装置，其特征在于，所述阻尼电阻的阻值具体为：












其中：a为中间变量，b为中间变量，c为中间变量，R1为阻尼电阻的阻值，U2N为激磁变压器二次侧的额定输出电压，ω为2πf，f为电源工频，Cmin...

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，魏本刚，张文辉，陈坚，杨来斌，
申请(专利权)人：上海恒能泰企业管理有限公司璞能电力科技工程分公司，国网上海市电力公司，上海高试电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31