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谐振变压器原理

来源：上海蓝巢电气有限公司 2016年10月13日 19:06

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谐振变压器原理:

　　1 结构特征：谐振变压器的铁心可以做成两种不同的结构：壳式和心式。心式铁心变压器在一系列主要指标方面不如壳式铁心变压器，其重量和外型尺寸较大，调节气隙的传动机构比较复杂。为此，我们研制的试验装置采用壳式结构，谐振变压器绕组套装在可移动的中心柱外面。

　　2 特性曲线：谐振变压器的特性曲线如图2所示。由图2可见，在不同气隙长度δ下，谐振变压器的伏安特性具有良好的线性关系，其电感L与变压器上的电压值无关。因而这种谐振变压器在用于交流谐振试验时，可先在低压条件下进行调谐(通过传动机构改变动铁心与下轭铁心之间的气隙长度)，当调谐到谐振时，再升高试验电压，系统调谐非常方便。

　　3 回路电感L与铁心气隙长度δ的关系：气隙可调谐振变压器，无论是串联型还是并联型，都是通过调节铁心气隙长度，改变回路电感量L，使谐振变压器发生谐振。这就是对于具有一定对地电容的被试器，通过改变铁心气隙长度使谐振变压器发生谐振的机理。但是需要注意的是气隙长度不可过大，过大会使已建立的谐振条件遭到破坏。

　　4 调谐原理：(1)串联调谐：串联谐振变压器的等值电路如图3所示。当对谐振变压器施加US=220V，f=50Hz的工频电压后，通过手动或自动调节，使即ωL=1/ωC即XL=XC时，回路发生串联谐振，这里回路电流IS大=Us/(RL+RC)因为RC>>RL，则有Is≈US/Rc (1)被试品上的电压UC和调谐电抗器上的电压UL分别为： Uc=(1/ωc)Is=XcIs UL=ωLIs=XLIs当调谐到谐振时Uc=UL=ω0LIs=(ω0L/Rc)Us (2)式(2)中比值ω0L/Rc=(根号L/C的2次方)/Rc=Q (3)ω0为谐振角频率Q称为串联谐振回路的品质因数。因为(根号L/C的2次方)>>RC，所以Q>>1。从而得出电源容量Ps=UsIs=(Uc/Q)Is=Pc/Q (4)由式(4)可知，当谐振变压器调谐到谐振时，电源电压和容量均为被试品对应电压和容量的1/Q。所以与一般试验变压器相比，谐振变压器具有重量轻、体积小的优点。(2)并联调谐并联谐振变压器的等值电路如图4所示。当RL≤ωL，Rc≤1/ωc时，并联谐振的谐振频率fo为：并联回路的品质因数Q为： Q=(ω0L)/(RL+Rc)=1(RL+Rc)ω0C (6)式中RL、RC——电感、电容的等效串联电阻(Ω) L——调谐电抗器电感(H) C——试品对地电容(F)当向并联谐振变压器施加50Hz交流电压时，随着电压的升高，回路中将产生强迫振荡。当回路的振荡频率等于外施电源频率时，回路的阻抗大(且呈纯电阻性)，因而回路电流小，但L和C上的电流IL和IC都是回路电流I的Q倍，即IL=IC=QI。

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