Как предотвратить перенапряжение, создаваемое устройством испытания с последовательным резонансом и частотным преобразованием
Устройство для испытаний с последовательным резонансом и регулируемой частотой
Устройство для испытаний с резонансом в последовательной цепи с преобразованием частоты
Серия частотных преобразователей с резонансом использует принцип резонанса, при котором в цепи системы генерируется напряжение определённой частоты и возникает резонанс с конденсаторами и реактивными элементами в цепи. После того как резонансное напряжение возникает на обоих выводах конденсатора (испытуемого образца), напряжение на обоих выводах конденсатора повышается до достижения испытательного напряжения.
На основе вышеуказанных принципов и реальных экспериментальных условий на месте перенапряжение в обычном частотно-регулируемом последовательном резонансном испытательном устройстве возникает в двух случаях: первый — в процессе поиска резонансной точки и генерации резонансного напряжения в приборе; второй — когда повышение напряжения достигает испытательного напряжения.
При поиске резонансной точки с помощью испытания последовательного резонанса и повышении напряжения до испытательного значения, если наблюдаются такие явления, как несоответствие испытуемого образца требованиям по выдерживаемому напряжению или отсутствие значимых изменений в условиях окружающей среды на месте проведения испытаний, испытание не приведёт к срабатыванию защиты от перенапряжения или другим неисправностям. Однако, поскольку напряжение электросети не является постоянным, а входное напряжение источника питания подвержено колебаниям, выходное высокое напряжение также испытывает определённые колебания, которые могут вызвать срабатывание защиты от перенапряжения из-за пиковых значений напряжения. При наличии колебаний напряжения питания можно отрегулировать защиту от перенапряжения прибора, повысив уставку этой защиты. Обычно мы рекомендуем устанавливать защиту от перенапряжения в диапазоне 1,1–1,2 от уставки защиты по напряжению; установка значения, равного 1,2 от уставки защиты по напряжению, практически не вызывает проблем.
Приведённая выше задача является относительно простой, однако перенапряжение, вызванное колебаниями напряжения, возникает редко, если параметры защиты от перенапряжения настроены более точно. Перенапряжение в типичном устройстве для испытаний с последовательным резонансом и переменной частотой обычно возникает на этапе сканирования прибора — то есть в процессе поиска резонансной точки. Пользователи устройств для испытаний с последовательным резонансом и переменной частотой знают, что при поиске резонансной точки напряжение и частота устройства демонстрируют параболическую линейную зависимость. По умолчанию система определяет точку с максимальным напряжением — то есть вершину параболы — в качестве резонансной точки. Согласно теории резонанса, низкое напряжение может быть усилено до 80 раз (в общем случае из-за таких факторов, как добротность, увеличение не превышает 30 раз). Напряжение, необходимое устройству для испытаний с последовательным резонансом и преобразованием частоты для сканирования частотного диапазона, обычно составляет 20–50 В, а напряжение после возбуждения и трансформации — несколько сотен вольт. Исходя из указанных принципов, можно сделать вывод: если требуемое испытательное напряжение для образца ниже напряжения в резонансной точке системы, при автоматическом поиске резонансной точки может сработать защита от перенапряжения. В этом случае всё устройство для испытаний с последовательным резонансом и переменной частотой не сможет своевременно выдержать напряжение, и испытание не будет завершено.
Решение этой задачи относительно сложно. Устройство для испытаний с переменной частотой и последовательным резонансом не может генерировать испытательное напряжение, однако резонансное напряжение превышает испытательное напряжение. Известно, что в системе по умолчанию вершина параболы принимается за резонансное напряжение, то есть в процессе возрастания или убывания параболы до её вершины обязательно будет точка, совпадающая с заданным значением испытательного напряжения. Достаточно вручную провести испытание последовательного резонанса с изменением частоты, найдя вручную ту частоту, при которой достигается требуемое напряжение, а затем выдержать это напряжение — таким образом полностью решается проблема перенапряжения, возникающая в процессе поиска точки резонанса.