高电压技术 冲击高压发生器.pptVIP

户外冲击电压发生器及分压器 冲击高压发生器 1、冲击电压波形 a、雷电冲击电压波 OC为视在播前 OF为视在播前时间 OG为视在半峰值时间 （也称为波尾时间） 国标规定： 一、冲击电压发生器的基本原理 b、操作冲击电压波 国标规定： 2、冲击电压波形的近似表达式 冲击电压的一般表达式： u2= U1[exp（-t/τ1）- exp（-t/τ2）] 时间常数：用τ1和τ2表达 1.2/50μs的雷电波：τ1＞＞τ2 u2的构成：u2由两个指数分量选加构成 波形时间的确定：波前时间相对于波尾半峰值时间要短得多。 波前时间Tf基本上由较小的时间常数τ2决定； 半峰值时间Tt基本上由相对大得多的时间常数τ1决定 U1 Rf C2 C1 U1 Rt 波头的形成： 图示等值回路中，放电电阻Rt→∞，球隙g0放电后，电压u2上升。τ2相当于充电时间常数。 τ2=RfC1C2/（C1＋C2） Tf=3.24RfC1C2/（C1＋C2） 因C1＞＞C2，Tf≈3.24RfC2 波尾的形成： 电压u2到达峰值U2m后，电容C1和C2一起经过电阻Rt放电。因一般C1＞＞C2，放电快慢主要决定于C1 τ1≈Rt(C1＋C2)≈RtC1 Tt＝0.69Rt(C1＋C2)≈0.69RtC1 C2上电压u2的波形 波前 波尾 冲击电压发生器的基本原理 冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒计，电压峰值一般为几十kV至几MV 发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路，首先由德国人E.马克思（E.Marx）提出，为此他于1923年获得专利，被称为马克思回路 单级冲击电压发生器回路 回路1 回路2 由于受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击电压发生器的最高电压不超过200~300kV。 正极性冲击电压 负极性冲击电压 多级冲击电压发生器回路 放电时基本回路的等值回路 τ2=（Rd＋Rf）C1C2/（C1＋C2） 于是Tf=3.24（Rd＋Rf）C1C2/（C1＋C2） 因C1＞＞C2，Tf≈3.24（Rd＋Rf）C2 τ1≈(Rd＋Rt)(C1＋C2)≈（Rd＋Rt）C1 Tt＝0.69(Rd＋Rt)(C1＋C2) Tt≈0.69（Rd＋Rt）C1 T：供电高压变压器； D：整流用高压硅堆； r：保护电阻，一般为几百千欧； R：充电电阻，一般为几十千欧； rd:每级的阻尼电阻； C：每级的主电容，一般为零点几个微法； Cs：每级相应点的对地杂散电容，一般仅为几个皮法； g1：点火球隙； g2～g4：中间球隙； g0：隔离球隙； “电容器并联充电，而后串联放电” 电阻R的连接与隔离作用：在充电时起电路的连接作用；放电时则起隔离作用 电容并联串联转换方法：诸电容由并联变成串联是靠一组球隙分别处于绝缘和放电来达到 杂散电容与同步：实际上因杂散电容Cs是很小的，所以各中间球隙，在放电前所作用到的过电压时间非常短促。为使诸球隙易于同步放电，在采用简单球隙的条件下，它们应排列成相互能够放电（紫外线）照射的状态。 阻尼电阻：为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引起高频振荡，或者说为了避免冲击波前不光滑，电路中分布放置了阻尼电阻rd，一般每级为5Ω－25Ω，其大小可通过实验决定。若级数为n，阻尼电阻的串联总值nrd称作为Rd。Rd也起着调节波前时间的作用，但在放电时它与Rt会造成分压，使输出的电压有所降低 工作特点： 发生器电压效率 发生器电压效率的近似计算式为 ?＝[C1/（C1＋C2）][Rt/（Rd＋Rt）] 放电时基本回路的等值回路 这意味着输出电压u2的峰值U2m低于电容C1上的初始充电压U1。它是由于C1与C2之间的分压和Rt与Rd之间的分压造成的 高效冲击电压发生器回路 冲击电压发生器高效回路接线 rf：每级的波前电阻，一般约几十欧； rt：每级的放电电阻，通常约几百欧； C2：负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调波相关。一般处于几百皮法至几个纳法间 T：供电高压变压器； D：整流用高压硅堆； r：保护电阻，一般为几百千欧； R：充电电阻，一般为几十千欧； C：每级的主电容，一般为零点几个微法； Cs：每级相应点的对地杂散电容，一般仅为几个皮法； g1：点火球隙； g2～g4：中间球隙； g0：隔离球隙； 通用的高效回路 冲击电压发生器回路接线 等值电路 主电容C1上的初始充电电压为U1 拉氏转换的运算电路 输出电压：U2（s）＝U1·d/（S2+aS+b） 放电时基本回路的等值回路 放电时的运算电路 放电