发电机交流耐压谐振装置的基本原理

发电机交流耐压试验装置有串联谐振和并联谐振两种方式，这两种方式取用电源容量的补偿效果基本相同，达到全补偿后，输入容量都可降为试验输出容量的1/Q以下。

1 串联谐振

串联谐振电路原理见图1，向量图见图2。

图1 串联谐振回路原理图

L——可调电抗器的电感量 C_X——被试品电容量

R——可调电抗器的有功损耗与被试品介损等及回路综合损耗归算的等效串联电阻。

图2 R、L、C串联电路向量图

串联电路的谐振特性曲线见图3，图1电路中的激励电压

调节串联电路中可调电抗器的电感量，令其在工频f下的感抗X_L全等于负载电容的容抗X_CX，此时即实现了完全谐振，电抗的电感量为谐振点电感量L，向量图见图2，谐振特性曲线见图3。电路全谐振时，

图3 串联谐振特性曲线

(4)式中负载电容C_X基本为常量，调节L使其达到全谐振L₀时，调节I_X，实际是调节（3）式中的U_J，当达到要求的U_C值时，即开始耐压试验。

完全串联谐振下，电源仅提供U_J建立I_X，提供的COSΦ=1的激励功率P_J=U_JI_X克服电路中等效的综合有功损耗I_X²R，激发并维持稳定的谐振。串联谐振是电压补偿或低电压激励的谐振。

谐振电路综合品质因数Q也称谐振电路补偿效率：

式中：S_CX——被试品C_X耐压时需要提供的功率，其中的很大部是无功功率分量。耐压中试品闪络或击穿后的短路电流I_K将下降为短路前试验电流I_X的1/Q以下：

综述串联谐振耐压电路的主要特点是：

由于谐振无功全补偿，电源和设备的功率仅为被试品所需容量的1/10以下（1/ Q>10）；同容量的体积小，重量轻，装置输出容量大而所需配置的电源容量小，价廉，使用操作便捷而安全； 串联谐振实际是个电流滤波回路，使通过被试品的电流基本是基波电流，输出电压的波形畸变率（THD）极小，优于现有所有类型的交流耐压设备； 试品闪络或击穿后的短路电流仅为短路前试验电流的1/10以下的（1/Q）能有效防止击穿后扩大对故障点的损伤； 闪络后立即自动熄弧，熄弧后恢复谐振状态电压建立的过程较长（秒数）是一个稳态的建立过程，既无电压过冲之虑更无微秒级毫秒级瞬态过程的恢复过电压的危险。

2 并联谐振

并联谐振电路原理见图4，向量图见图5。

图4 并联谐振回路原理图

L——可调电抗器的电感量 C_X——被试品电容量

r——可调电抗器的有功损耗及被试品介损等全回路综合损耗的等效并联电阻。

图5 r、L、C并联电路向量图

并联谐振是电流补偿方式，谐振特性曲线见图6，图4中的电流：

当图4中的L调节至谐振点电感量L₀时，X_L=X_C，I_L=I_C此时即实现了完全并联谐振，见图6，L₀与（2）式相同。

并联谐振时，电源供给的电压U_X­与试验电压相同，由于无功电流完全补偿抵消，电源仅需提供COSΦ=1的I_X=Ir补偿谐振回路的综合有功损耗，便可激发并维持稳定的谐振。

图6 并联谐振特性曲线

并联谐振具有串联谐振同等的无功补偿及其相应的优点，但不能充分具有串联谐振所具的其他三项特点。一般大多采用串联谐振交流耐压的方式。

3 调谐操作优先

为了试验的安全和顺利进行，在进行串联谐振耐压试验时，必须是先在给定的很低的起始激励电压U_J0下（一般为几百伏），调节L使其达到全谐振L₀，在较小的脱谐度S_T范围内缓缓升压，至U_C达到预定的耐压值。