工频谐振变压器制造技术

本实用新型专利技术在工频下、在无机械调节机构条件下实现谐振的变压器，所采用的技术方案如下：包括可励磁变压器，与之相连的整流器，隔离变压器以及控制器，所述隔离变压器使可励磁变压器与控制器实现高电位隔离，所述控制器通过检测隔离变压器原边及副边上的采集电流及整流器的输出电流后通过直流偏磁调节所述可励磁变压器交流励磁阻抗与试品阻抗形成谐振。本实用新型专利技术一方面在工频下谐振，输出的是工频试验电压，与被试设备的工作频率一致，能有效地检查出被试设备的绝缘缺陷；另一方面具有无运动部件、噪声低、免维护的优点；再一方面无需大容量的变频电源，实现低成本、低故障率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于高电压试验领域，涉及一种为大电容电力设备进行工频耐压试验 的工频谐振变压器。
技术介绍
高压电力设备在出厂试验以及现场安装完毕进行验收试验时，都要进行工频耐压 试验以验证其绝缘是否可靠。由于试验电压很高，对于对地电容较大的电力设备，如电力电 容器、电缆、SF6组合电器等其试验电流将很大，从而需要的试验电源容量也很大，这使得采 用普通试验变压器不能满足要求，特别是在设备的安装现场进行试验时问题更加突出。由于进行工频耐压试验时，被试设备相当于一个电容型负荷，理论上可以通过串 联或并联一个可调电感元件，通过调节电感值，使电源频率下电感元件的电抗值与被试设 备等效电容的容抗值相等，形成一个串联或并联谐振。试验电路发生谐振后，被试设备试验 时所需的容性无功功率完全由所串联或并联的电感产生的感性无功功率抵消，此时电源只 需提供很小的有功功率，达到用很小的电源容量产生很大的试验容量的目的。这种通过调 节电感形成串联或并联谐振的试验装置，习惯上也称为谐振变压器。电感器。谐振变压器的关键技术在于电感感抗的连续可调。图1是现有技术串联谐振变压器原理图，D为调压器；Tl为升压变压器；L为可调 图中，试品C两端的电压为 式中Ro——回路总的直流电阻 ω——电源角频率当调节电感值L或频率ω使得‘ -一0时，电路进入串联谐振状态，此时试品 两端电压为 由于>>Ro因此Uc >> Uo，所以串联谐振变压器可以用很小的电源电压 产生很高的试验电压。图2是现有技术并联谐振变压器原理图，D为调压器；Tl为升压变压器；L为可调 电感器。图中，试品两端电压为升压变输出电压。可调电感器与试品的并联阻抗为 当调节电感L或频率ω使ωΖ - + = 0时，电路进入并联谐振状态，此时阻抗mC(Ro + jcoL) χ (-^1)7 - jcoC Zo =---Ro式中Ro为电抗器的直流电阻，由于coL >> Ro及、、 所以Zo非常大，这样①L >>Ro,流入升压变的电流/o = #就很小。Zo从图1、图2的原理看，要实现谐振，要么调节电感L，要么调节频率ω。这就形成 了两种现有技术的谐振变压器，一种是通过机械调感的工频谐振变压器，通过机械手段调 节铁心气隙实现电抗值的连续可调，另一种是通过调节频率的变频谐振变压器，先使电抗 器有级粗调节，再变频调节电源频率，使某个频率下电抗器的电抗值与被试设备电容的容 抗值相等发生谐振。对于机械调节气隙的谐振变压器，由于电抗器工作时铁心的电动力很大，尤其是 在容量很大的情况下，因此机械调感的谐振变压器存在噪音大、机械寿命不可靠的缺点。对 于变频方式的谐振变压器，虽然去除了机械运动部件，但由于试验电源频率偏离被试设备 实际的工作频率，其等效性将会受到影响，而且大功率变频电源的造价也会使谐振变压器 的总成本大大提高。解决上述存在问题的困难在于能否在静态及工频下实现电感的连续、精确可调。 到目前为止，谐振变压器的改进主要还是在机械调感的基础上如何通过精加工以及采用 更好机械调节机构来降低噪声及提高寿命，而变频调谐是实现静态调谐的一个重大改进措 施，但其带来的不良影响是试验频率偏离工频，使试验的等效性变差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是使谐振变压器无需变频调谐，也无需机械调 感，保证谐振变压器在工频下、在无机械调节机构条件下实现谐振。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案予以实现一种工频谐振变压器，该工频谐振变压器连接电源与被测试品，其特征在于包括 可励磁变压器，与之相连的整流器，隔离变压器以及控制器，所述隔离变压器使可励磁变压 器与控制器实现高电位隔离，所述控制器通过检测隔离变压器原边及副边上的采集电流及 整流器的输出电流后通过直流偏磁调节所述可励磁变压器交流励磁阻抗与试品阻抗形成 谐振。当本技术为独立励磁绕组的谐振变压器时，所述可励磁变压器包括两台变压 器，两台变压器的输入及输出交流绕组分别并联，直流励磁绕组反相串联，反相串联后的直 流绕组输出的交流电压为零。当本技术为在交流绕组上励磁的谐振变压器时，所述可励磁变压器包括两台 变压器，两台变压器的交流输入绕组并联，交流输出绕组由4个线圈交叉串联后再并联组 成，在交叉连接的两点上交流电压差为零；每变压器的直流励磁绕组和交流电抗绕组公用 一个绕组。当然，也可以是所述可励磁变压器包括调压器及电感元件，所述调压器通过隔离 变压器接所述电感元件，所述电感元件中直流励磁绕组和交流电抗绕组公用一个绕组。进一步地，所述隔离变压器的原边及副边上分别连接有电流互感器。进一步地，所述电感元件包括带有旁轭的四柱铁心，所述四柱铁心中间两柱铁心 柱上分别缠绕两个线圈，所述的四个线圈交叉串联再并联后输出。进一步地，所述电感元件包括两个独立的铁心，每个铁心柱上分别缠绕两个线圈， 所述的四个线圈交叉串联再并联后输出。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果是本技术一方面在工频下谐振，输出的是工频试验电压，与被试设备的工作频 率一致，能有效地检查出被试设备的绝缘缺陷；另一方面具有无运动部件、噪声低、免维护 的优点；再一方面无需大容量的变频电源，实现低成本、低故障率。本技术与机械调节谐振变压器比具有静态谐振、噪音低、结构简单、重量轻、 免维护、寿命长的优点。与变频调谐谐振变压器比有工频下谐振，试验效果好、控制方便、成 套紧凑性好的优势。附图说明图1为现有技术串联谐振变压器原理图；图2为现有技术并联谐振变压器原理图；图3-1为变压器在忽略损耗时的等值电路图；图3-2为本技术的工作原理图；图4为本技术实施例--独立励磁绕组的谐振变压器；图5为本技术实施例二在交流绕组上励磁的谐振变压器；图6为本技术实施例三串联谐振变压器电路原理图；图7为本技术实施例三并联谐振变压器电路原理图；图8为本技术实施例三具有两独立铁心的电感元件内部结构图；图9为本技术实施例三具有带旁轭四柱铁心的电感元件内部结构图图10为本技术实施例_三所述电感元件电路原理图；图11为图9所述电感元件磁路原理具体实施方式本技术工作原理如下谐振变压器的工作负荷是容性负荷，其实质是对容性 负荷的无功补偿。本技术是通过一台铁心可励磁的升压变压器来实施。升压变压器提 供所需的试验电压，铁心励磁产生感性无功电流，当通过自动控制装置使励磁电流与试品 的容性电流相等时，感性励磁电流与试品容性电流互相抵消，即变压器发出的感性无功与 试品的容性无功平衡，此时变压器工作在谐振状态，电源提供的功率只有有功功率。变压器 的感性励磁电流是通过对变压器铁心施加直流偏磁产生的，铁心无直流偏磁时，变压器相 当于普通变压器，此时负荷的容性试验电流通过变压器流入电源，当对铁心施加直流偏磁 电流时，变压器产生与直流电流成正比的感性励磁电流，则流入电源的电流为该励磁电流 与负荷电流的差值，如果通过控制器使励磁电流与负荷电流相等，则流入电源的无功电流为零。通过上述技术方案的实施，本技术的谐振变压器就可以在工频、静态下发生 谐振。本技术的设计思路如下图3-1是变压器在忽略损耗时的等值电路图，由于 变压器铁心的磁导率很高，一般变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工频谐振变压器，该工频谐振变压器连接电源与被测试品，其特征在于：包括可励磁变压器，与之相连的整流器，隔离变压器以及控制器，所述隔离变压器使可励磁变压器与控制器实现高电位隔离，所述控制器通过检测隔离变压器原边及副边上的采集电流及整流器的输出电流后通过直流偏磁调节所述可励磁变压器交流励磁阻抗与试品阻抗形成谐振。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张宗有，李绍全，
申请(专利权)人：青岛菲特电器科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：95[中国|青岛]