¿Qué es la resonancia en serie?

La resonancia en serie está relacionada con los circuitos y la conexión en serie. Se trata de una condición de resonancia que suele darse en circuitos en serie. Por lo general, un sistema de ensayo de resonancia en serie se clasifica en dos tipos: el de regulación de la inducción y el de regulación de la frecuencia. Está compuesto por un transformador de excitación, una fuente de alimentación de frecuencia variable, un divisor de tensión capacitivo y un reactor.

Condiciones de la prueba de resonancia en serie 

La conexión de resonancia en serie está compuesta principalmente por una bobina de reactancia y un condensador. El divisor de tensión conectado en paralelo al objeto de prueba se utiliza para medir la tensión de resonancia de este, que sirve como señal para la protección contra sobretensiones. Además, 

Cuando la reactancia inductiva es igual a la reactancia capacitiva, el circuito en serie es resistivo, ya que la fase de la corriente y la tensión en el circuito es la misma; este fenómeno se denomina resonancia en serie. Cuando se produce resonancia en serie en los circuitos, la corriente alcanza su valor máximo y la resistencia alcanza su valor mínimo.

Aplicación del sistema de pruebas de resonancia de CA

Para la prueba de tensión de resistencia a la corriente alterna en transformadores de gran potencia, cables de alimentación y cuadros de conmutación de alta tensión se utilizará un sistema de pruebas de resonancia de corriente alterna.

Sistema de pruebas de resonancia de CA consiste en realizar ensayos de tensión de resistencia de CA en equipos eléctricos de gran capacidad y alto nivel de tensión, como cables de energía y equipos combinados GIS. La capacidad del sistema de ensayo de resonancia de CA viene determinada por la capacitancia del objeto sometido a ensayo. Cuanto mayor sea la capacitancia del objeto sometido a ensayo, mayor será la capacidad de salida de la resonancia en serie.

Con el desarrollo de los sistemas eléctricos, la potencia de un solo generador térmico supera los 1 000 MW, y la potencia máxima de un generador hidroeléctrico supera los 800 MW. Resulta difícil realizar pruebas de resistencia a la tensión de CA en estos grandes sistemas eléctricos con los probadores de alta tensión de CA tradicionales. El sistema de ensayo de resonancia de CA es el único que puede satisfacer los requisitos de ensayo. Al adoptar un método de combinación flexible de resonancia en serie, el diseño y la fabricación del sistema de ensayo de resistencia a la tensión de CA superan algunos factores como la fuente de alimentación, la capacidad y el volumen.

El sistema de pruebas de resonancia de CA se utiliza principalmente en redes eléctricas.

1. Cable reticulado de alta tensión de 6 kV a 500 kV 

2. Grupo electrógeno de gran potencia 

3. Interruptores GIS y SF₆

4. Transformador de 6 kV a 500 kV

5. Equipos de alta tensión, como barras colectoras, pasamuros y transformadores

Características del sistema de pruebas de resonancia de CA

1. Incorpora una pantalla LCD en color para mostrar los datos y el estado de la medición, y cuenta con la función de avisos. 

2. Prueba flexible: configuración segmentada de la tensión de prueba, el tiempo de prueba y el rango de frecuencias.

3. Los resultados de la prueba permiten calcular el valor de la capacitancia del objeto sometido a prueba e imprimir los datos pertinentes de la prueba.

4. Equipos de ensayo compactos y ligeros, que facilitan la realización de ensayos in situ.

5. El equipo de ensayo cuenta con dos métodos de ensayo: el ensayo automático y el ensayo manual, ambos fáciles de manejar.

6. El dispositivo de ensayo de resonancia en serie es seguro y fiable. El sistema cuenta con funciones de protección contra sobrecorriente, sobretensión y descarga, lo que permite garantizar de forma eficaz la seguridad de las personas y los equipos.

Principio de funcionamiento del dispositivo de prueba de resonancia en serie

Desde el punto de vista de la teoría de circuitos, el principio de funcionamiento del dispositivo de prueba de resonancia en serie es el siguiente: si el bucle genera resonancia, la frecuencia del bucle cumple la condición f = 1/(2π√LC). Cuando la frecuencia del bucle es f = 1/(2π√LC), la tensión en el objeto de prueba es Q veces (multiplo de resonancia de tensión, que es el factor de calidad del sistema) la tensión de salida en el terminal de alta tensión del transformador de excitación.

Por lo tanto, el valor Q suele oscilar entre varias decenas y cien o más. Para que la tensión del producto sometido a ensayo alcance el valor de ensayo, es necesario ajustar primero la frecuencia de salida de la fuente de alimentación de frecuencia variable, lo cual es la condición principal para que el circuito entre en resonancia en serie. A continuación, la tensión del objeto de ensayo alcanza el valor de ensayo ajustando la tensión de salida de la fuente de alimentación variable. 

Ventajas del sistema de pruebas de resonancia de CA:

1. Fácil manejo, tamaño reducido, ligero y cómodo de transportar y utilizar in situ.

2. Prueba de alta eficacia 

3. Protección totalmente fiable contra sobretensiones, sobrecorrientes, descargas y sobrecalentamiento. El tiempo de respuesta es de 1 ms.

4. Visualización en tiempo real de la forma de onda de la prueba de alta tensión

5. Impresora integrada: puedes imprimir los resultados en cualquier momento.

Componentes del sistema de ensayo de resonancia de CA.

1. Fuente de alimentación de frecuencia variable

La tensión eléctrica doméstica es de 220 V, mientras que la industrial es de 380 V, y la frecuencia es de 50 Hz. La fuente de alimentación de frecuencia variable ajusta la corriente de estas dos tensiones a un valor cuya tensión y corriente pueden regularse de forma continua. Además, reúne cuatro funciones en una y puede realizar funciones de operación, protección, control y supervisión al mismo tiempo.

2.  Un Transformer apasionante

Tiene la misma función que el transformador. La función de un transformador de excitación es aumentar la tensión de salida de la fuente de alimentación de frecuencia variable en el circuito resonante, y la magnitud de la variación de tensión también se puede ajustar en función del proceso experimental. Además, permite aislar la alta presión de la baja presión, de modo que las pruebas y la producción puedan llevarse a cabo de forma ordenada.

3. Reactor de alta tensión

Un reactor de alta tensión puede mejorar la forma de onda de tensión de un sistema de ensayo resonante de CA de frecuencia variable. Puede mejorar considerablemente el factor de potencia de todo el sistema. Además, es un componente importante que entra en resonancia con el objeto de ensayo capacitivo.

4. Divisor de alta tensión 

El divisor de alta tensión también desempeña un papel muy importante en el conjunto de los sistemas de ensayo resonantes de CA. Su función principal es medir el valor máximo y el valor mínimo del lado de alta tensión del regulador. El proceso de ensayo y producción se vuelve seguro y transparente gracias a la presencia de un divisor de tensión.