变频串联谐振耐压试验系统和调感式耐压试验系统的原理是基本一致的,不同之处在于:调感式工频耐压试验是保持在50Hz工频下,通过调节电抗器的电感量使试验回路发生谐振,变频串联耐压试验系统,是通过调节变频电源输出电压的频率来使试验回路发生谐振。
根据串联谐振的基本原理,当LRC串联回路中的感抗等于被试品电缆容抗时,即当ωL=1/ωC,ω=1/√LC时,电路发生皆振,此时电路呈阻性,电路的功率因数cosΦ=1.0,变频电源电压与谐振回路电流相位相同。推得回路的谐振频率为f=1/2π√LC,此频率只与L, C有关,若电路中L,C一定,调节电源频率使其等于谐振频率,就可发生谐振。此时,被试品电缆的电流和电压分别为:
式(1-9)中,Q为谐振的品质因数,且有:
由于I与供电电压U同相,所以电源提供的功率为纯有功功率,有:
由式(1-11 )可知,谐振时,变频电源提供的有功功率全部作用于回路等效电阻R上,此时被试品电缆C上的无功功率为:
可见,电源只提供给系统有功功率,就可以在被试品电缆上产生端口电压Q倍的高电压。
综上所述,变频串联谐振耐压试验系统的优点可总结为:试验时所需电源容量远小于被试品的试验容量,为被试品试验容量的I/Q。系统的Q值通常在30以上,即是说,假若电缆试验需要90kVA的输出功率,但所需输入的电源功率却只要3kVA即可,从而大大降低了对工厂供电系统的要求。同时,它克服了调感式工频耐一压试验装置的缺点,使其应用更为广泛。另外,变频串联谐振耐压试验系统的工作频率为30-300Hz(此频率下与传统工频耐压等效性最好)。这样,不仅克服了超低频装置频率过低,介质损耗小,与实际不符的问题,而且还由于30-300Hz条件下介质的损耗要比工频试验时的介质损耗大,因而考验的条件要比实际工频条件严格,因此这种试验的结果是严格、全面、可靠的。