Co je to sériová rezonance?

Sériová rezonance souvisí s elektrickým obvodem a sériovým zapojením. Jedná se o rezonanční stav, který se obvykle vyskytuje v sériových obvodech. Obecně se zkušební systém pro sériovou rezonanci dělí na dva typy: s regulací indukce a s regulací frekvence. Skládá se z budicího transformátoru, zdroje s proměnnou frekvencí, kapacitního děliče napětí a tlumivky.

Podmínky zkoušky sériové rezonance 

Sériové rezonanční zapojení se skládá především z tlumivky a kondenzátoru. Napěťový dělič zapojený paralelně s testovaným objektem slouží k měření rezonančního napětí testovaného objektu jako signálu pro ochranu proti přepětí. Navíc, 

Pokud se indukční reaktance rovná kapacitní reaktanci, je sériový obvod odporový, protože fáze proudu a napětí v obvodu jsou stejné; tento jev se nazývá sériová rezonance. Vznikne-li v obvodech sériová rezonance, dosáhne proud maximální hodnoty a odpor bude mít minimální hodnotu.

Využití systému pro testování rezonance střídavého proudu

Při zkoušce odolnosti proti střídavému napětí u velkých výkonových transformátorů, napájecích kabelů a rozvaděčů vysokého napětí se použije systém pro rezonanční zkoušku střídavým proudem.

Systém pro zkoušky rezonance střídavého proudu je provádět zkoušky odolnosti proti střídavému napětí u energetických zařízení s velkou kapacitou a vysokým napětím, jako jsou například napájecí kabely a kombinovaná zařízení GIS. Kapacita systému pro zkoušky střídavou rezonancí se odvíjí od kapacity zkoušeného objektu. Čím větší je kapacita zkoušeného objektu, tím větší je výstupní kapacita sériové rezonance.

S rozvojem energetických soustav překračuje výkon jednotlivých bloků tepelných elektráren 1 000 MW a maximální výkon bloků vodních elektráren přesahuje 800 MW. U těchto velkých energetických soustav je obtížné provést zkoušku odolnosti proti střídavému napětí pomocí tradičních testerů pro střídavé napětí. Požadavky na zkoušku dokáže splnit systém pro rezonanční zkoušku střídavým proudem. Díky flexibilnímu kombinovanému přístupu založenému na sériové rezonanci se při návrhu a výrobě zařízení pro zkoušku odolnosti proti střídavému napětí podařilo překonat některé překážky, jako jsou napájení, kapacita a rozměry.

Systém pro zkoušení rezonance střídavého proudu se používá především v energetických soustavách.

1. Vysokonapěťový síťovaný kabel 6 kV–500 kV 

2. Velká skupina generátorů 

3. GIS a spínače SF₆

4. Transformátor 6 kV – 500 kV

5. Vysokonapěťová zařízení, jako jsou sběrnice, průchodky a transformátory

Vlastnosti systému pro testování rezonance střídavého proudu

1. Je vybaven barevným LCD displejem pro zobrazení naměřených údajů a stavu měření a disponuje funkcí hlasových pokynů 

2. Flexibilní test: segmentované nastavení zkušebního napětí, doby trvání testu a frekvenčního rozsahu.

3. Na základě výsledků měření lze vypočítat hodnotu kapacity měřeného objektu a vytisknout příslušné údaje z měření.

4. Kompaktní a lehké zkušební zařízení, které se snadno používá při zkouškách přímo na místě.

5. Zkušební zařízení nabízí dvě zkušební metody – automatickou a ruční – které se snadno ovládají.

6. Zařízení pro zkoušku sériové rezonance je bezpečné a spolehlivé. Systém je vybaven funkcemi ochrany proti nadproudu, přepětí a vybití, které účinně zajišťují bezpečnost osob i zařízení.

Princip činnosti zařízení pro testování sériové rezonance

Z hlediska teorie obvodů je princip měřicího zařízení pro sériovou rezonanci následující: pokud v smyčce dojde k rezonanci, platí pro frekvenci smyčky podmínka f = 1/2π√LC. Je-li frekvence smyčky f = 1/2π√LC, je napětí na testovaném objektu Qnásobkem (rezonanční násobek napětí, který představuje kvalitační faktor systému) výstupního napětí na svorce HV budicího transformátoru.

Hodnota Q proto obvykle dosahuje několika desítek až sto či více. Aby napětí testovaného výrobku dosáhlo zkušební hodnoty, je nutné nejprve nastavit výstupní frekvenci napájecího zdroje s proměnnou frekvencí, což je základní podmínka pro dosažení sériové rezonance obvodu. Následně se napětí testovaného objektu nastavením výstupního napětí zdroje s proměnným napětím dostane na zkušební hodnotu. 

Výhody systému pro testování rezonance střídavého proudu:

1. Snadná obsluha, kompaktní rozměry, nízká hmotnost a snadné použití i přenášení přímo na místě.

2. Vysoce účinný test 

3. Plně spolehlivá ochrana proti přepětí, nadproudu, vybití a přehřátí. Doba reakce činí 1 ms.

4. Zobrazení průběhu vysokonapěťového testu v reálném čase

5. Vestavěná mikrotiskárna – výsledky měření můžete kdykoli vytisknout.

Součásti systému pro zkoušení rezonance střídavého proudu.

1. Napájecí zdroj s proměnnou frekvencí

Domácí síť má napětí 220 V, průmyslová síť 380 V a frekvenci 50 Hz. Napájecí zdroj s proměnnou frekvencí upravuje proud těchto dvou napětí tak, aby bylo možné plynule regulovat jak napětí, tak proud. Kromě toho kombinuje čtyři funkce v jednom a dokáže současně plnit funkce provozu, ochrany, řízení a monitorování.

2.  Vzrušující Transformer

Má stejnou funkci jako transformátor. Úkolem budicího transformátoru je zvýšit výstupní napětí napájecího zdroje s proměnnou frekvencí v rezonančním obvodu, přičemž velikost změny napětí lze nastavit podle požadavků daného experimentálního procesu. Kromě toho lze oddělit vysokotlaký a nízkotlaký okruh, což umožňuje řádný průběh testování i výroby.

3. Reaktor HV

Vysokonapěťová tlumivka může zlepšit průběh napětí v rezonančním zkušebním systému střídavého proudu s proměnnou frekvencí. Může výrazně zlepšit účiník celého systému. Jedná se také o důležitou součást, která rezonuje s kapacitním zkušebním objektem.

4. Vysokonapěťový dělič 

Vysokonapěťový dělič hraje rovněž velmi důležitou roli v celém systému rezonančních zkoušek střídavého proudu. Jeho hlavní funkcí je měření nejvyšší a nejnižší hodnoty na straně vysokého napětí regulátoru. Díky existenci tohoto napěťového děliče se zkušební a výrobní proces stává bezpečným a přehledným.