無線電羅盤與歸航臺

[拼音]:chongji dianya fashengqi

[英文]:impulse voltage generator

一種模仿雷電及操作過電壓等衝擊電壓的電源裝置。主要用於絕緣衝擊耐壓及介質衝擊擊穿、放電等試驗中(見圖)。

絕緣試驗用衝擊電壓的標準波形按照《高電壓試驗技術》國際標準和國家標準規定:

雷電衝擊波T1/T2=1.2/50μs

操作衝擊波Tcr/T2=250/2500μs

工作原理

衝擊電壓發生器通常都採用Marx迴路,如圖1所示。

圖中C為級電容,它們由充電電阻R 並聯起來,通過整流回路T-D-r充電到V。此時,因保護電阻r 一般比R 約大10倍,它不僅保護了整流裝置,而且還能保證各級電容充電比較均勻。在第1級中g0為點火球隙,由點火脈衝起動;其他各級中g為中間球隙,它們調整在g0起動後逐個動作。這些球隙在迴路中起控制開關的作用,當它們都動作後,所有級電容C 就通過各級的波頭電阻Rf串聯起來,並向負荷電容C0充電。此時,串聯後的總電容為C/n,總電壓為nV。n為發生器迴路的級數。由於C0較小,很快就充滿電,隨後它將與級電容C一起通過各級的波尾電阻Rt放電。這樣,在負荷電容C0上就形成一很高電壓的短暫脈衝波形的衝擊電壓。在此短暫的期間內,因充電電阻R 遠大於Rf和Rt,因而它們起著各級之間隔離電阻的作用。衝擊電壓發生器利用多級電容器並聯充電、串聯放電來產生所需的電壓,其波形可由改變Rf和Rt的阻值進行調整, 幅值由充電電壓V 來調節,極性可通過倒換矽堆D兩極來改變。

等值電路

衝擊電壓發生器動作時的等值電路如圖2所示。

圖中C1為主電容,又稱衝擊電容,它相當於各級串聯後的總電容,即

;C2為負荷電容,即C2=C0,它包括調波電容、試品電容、測量裝置(分壓器)電容及聯線等寄生電容;G 代表控制放電的球隙;Rf和Rt分別為波頭電阻和波尾電阻,它們相當於各級

r

f和

r

t的總和,即Rf=n

r

f,Rt=n

r

t;U1為充電電壓,它相當於各級串聯後的總電壓,即U1=nV;U2為輸出電壓,即所需的衝擊電壓。此等值電路相當於單級衝擊電壓發生器的電路。根據電路分析,輸出電壓U2(t)為一雙指數函式

τ1>>τ2

參考此分析解,並根據實際經驗,衝擊電壓波形引數可按下式作近似估計:

波前時間

半峰值時間

T2≈0.69Rt(C1+C2)

效率

衝擊電壓發生器輸出電壓幅值V2m與充電電壓пV 之比稱作發生器的效率η,即

η=(V2m /nV)×100%

對雷電衝擊波,η一般約80%;對操作衝擊波,η有時僅60%。

衝擊電壓波形引數T1(Tcr)、T2及發生器效率η與迴路結構和引數有關,均需通過實際除錯進行調整和確定。

對於電力變壓器等帶有繞組的電力裝置,通常還要求做雷電衝擊截波試驗。衝擊電壓發生器外接一截斷間隙即可產生衝擊截波。標準雷電截波是標準雷電衝擊波經過2~5μs截斷的波形。

衝擊電壓發生器是高電壓試驗室的基本試驗裝置之一。目前中國已建的衝擊電壓發生器最高額定電壓為6MV,有的國家個別的高達10MV。