沖擊電壓的產(chǎn)生解析課件

1、5-1 概述一、用途 模擬產(chǎn)生雷電沖擊和操作沖擊二、沖擊電壓波形1. 實際波形LI: 非周期性脈沖 波頭: 0.510s 波尾： 2090s SI: 形狀復雜 持續(xù)時間：幾百幾千s 2. 標準波形 保證試驗結果的重復性和可比性第五章 沖擊電壓發(fā)生器第1頁，共48頁。P二、沖擊電壓的標準波形定義1. 雷電全波OTfCFTt定義：表示：（Tf/Tt )s IEC標準： （1.2/50)s Tf: 1.230% s ,Tt : 50 20% s 第2頁，共48頁。t03090100BM3090100ACDTc3090100C01070TcCD2. 截斷波波前截斷波尾截斷Tc： 25 sTc：0.52

2、.0 s 第3頁，共48頁。05090100tTfTtTd05090100tTfTtTzTd3. 操作波表示：（Tf/Tt )s IEC標準： （250/2500)s Tf: 25020% s , Tt : 2500 60% s Td: 200 s ; Tz: 500 s 第4頁，共48頁。4. 非標準波形(振蕩幅值或過沖0.5MHz，過沖持續(xù)時間s沖擊電壓的幅值取平均值振蕩頻率s沖擊電壓的幅值取最大值第5頁，共48頁。5-2 沖擊電壓發(fā)生器的基本回路AT調壓器；T 試驗變壓器； r 保護電阻； R 充電電阻； C1 C4 主電容； rd 阻尼電阻；C對地雜散電容；g1 點火球隙； g2 g4

3、中間球隙；g0 中間球隙；Rt 波尾電阻；Rf 波頭電阻；C0 被試品及測量設備等的電容一、發(fā)生器基本回路第6頁，共48頁。二、工作原理電容器并聯(lián)充電，然后通過球隙串聯(lián)放電R的作用：C充電時連接電路小間隙放電能隔離電位大rd：阻尼放電回路中高頻振蕩放電回路：CCCCRfRtC0_+RfRtC0C/4u2U0第7頁，共48頁。三、波形的形成波頭形成電路 波尾形成電路第8頁，共48頁。四、發(fā)生器其他電路RRRrDTRRRrDRRRrDrTRRRrRRRRrDDRRRRCCCCCCCT單邊高效雙邊低效雙邊高效第9頁，共48頁。5-3 沖擊電壓發(fā)生器放電回路分析一、數(shù)學分析回路方程：第10頁，共48頁

4、。邊界條件：t=0, u2=0, u1=U0電壓達到峰值時：du2/dt=0，則：Tf=t1（1）Tt=t2（2）ffu2maxff第11頁，共48頁。由式（1，2），波頭和波尾時間決定于，ftffttttffftf高效回路：低效回路：第12頁，共48頁。二、沖擊電壓波形的近似計算根據(jù)雷電波的定義 波頭時間計算標準雷電沖擊電壓：波尾時間常數(shù)T1遠大于波頭時間Tf第13頁，共48頁。ftt1t2第14頁，共48頁。波頭時間決定于負載電容的充電時間常數(shù)T2第15頁，共48頁。 波尾時間計算標準雷電沖擊電壓：波尾時間Tt遠大于波頭時間常數(shù)T2決定于C1, C2向波尾電阻放電的時間常數(shù)第16頁，共48

5、頁。三、計算機仿真PISPICE仿真第17頁，共48頁。仿真波形第18頁，共48頁?？紤]雜散電容時的仿真第19頁，共48頁。四、回路中存在電感時_+RfRtC0C/4u2U0LR-L-C回路不發(fā)生振蕩時有電感，波頭時間降低可增加電感來降低波頭么？第20頁，共48頁。My answer : 非也！取臨界阻尼條件下負荷電容值受回路電感的限制特殊情況：負載電容很小，無調波電容時第21頁，共48頁。五、負載為電感性負載時要求：Tt min 40 s (IEC) and dmax 50 %.電感性負載上電壓：第22頁，共48頁。負載上的沖擊波形第23頁，共48頁。第24頁，共48頁。補償回路限制過沖第2

6、5頁，共48頁。5-4 沖擊電壓發(fā)生器的充電回路一、主要充電回路單邊高效雙邊低效雙邊高效單邊低效改進回路第26頁，共48頁。二、充電效率充電回路特點：多段RC串接電路充電電源為整流電壓xlR1xR1xR1xR1xC1xC1xC1xC1xU0第27頁，共48頁。二、充電電壓不均勻RC電路，串接級數(shù)越多，越不均勻硅堆整流0Uc/UM，0.40.8t/RC1020DCRUMUC充電電阻取為1020波尾電阻第28頁，共48頁。5-5 沖擊電壓發(fā)生器的同步同步好：觸發(fā)球隙g1觸發(fā)擊穿后，后面球隙g2gn逐個擊穿球隙絕緣支撐點火針瓷管或玻璃點火脈沖影響因素： 充電電壓不均勻 充電電阻的影響 波頭、波尾電阻

7、 間隙放電的分散性第29頁，共48頁。600kV沖擊電壓發(fā)生器 由6級12臺鐵殼脈沖電容器組成； 每級電壓100kV，由2臺50kV脈沖電容器串聯(lián)組成； 照片中為6級銅球間隙點火后，實現(xiàn)同步導通的一瞬間。 第30頁，共48頁。5-6 沖擊電壓發(fā)生器波形的振蕩RRRRRrCC一、振蕩原因1. 固有電感2. 雜散電容g-C-C-C-g放電回路振蕩L總雜散電感C總對地電容第31頁，共48頁。CCCCCCCCd二、求雜散電感和雜散電容1. 短路法求雜散電感2. 開路法求雜散電容第32頁，共48頁。5-7 沖擊電壓發(fā)生器的結構要求：絕緣可靠，無閃絡和擊穿機械強度可靠高度、占地面積盡可能小回路盡可能短，電

8、感盡可能小試驗時靈活，方便調電壓、波形結構塔式結構第33頁，共48頁。元件的選擇電容：無感的脈沖電容器波頭、波尾電阻：影響波形和效率 電阻絲無感繞法繞制而成充電和保護電阻：鎳鉻絲繞制而成放電球隙：方便調節(jié)球隙 d=0.5D，處于同一垂直面上防止出現(xiàn)電暈第34頁，共48頁。第35頁，共48頁。5-8 截斷波的產(chǎn)生沖擊電壓發(fā)生器試品全波截波截斷間隙一、產(chǎn)生原理第36頁，共48頁。 利用球隙自放電球隙放電時，放電發(fā)生在沖擊電壓的波峰或波前Tc1.2 s 對于： （1.2/50)s 改進：沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生非標準波形，Tf=3 s 利用棒間隙的自放電棒隙放電時，放電發(fā)生在沖擊電壓的波尾Tc:25 s 對于： （1.2/50)s 缺點：放電分散性太大第37頁，共48頁。沖擊電壓發(fā)生器去試品+UGrCR+E閘流管時延電纜+ 可控球隙放電截斷波的波長決定于：延時裝置當時延觸發(fā)點火裝置的時延球間隙的時延分散性決定于：主間隙的分散性第38頁，共48頁。rr 多重球隙放電第39頁，共48頁。5-9 操作波的產(chǎn)生一、產(chǎn)生回路 與雷電波產(chǎn)生回路相同（高效回路）等效電路nRr1r2r3第40頁，共48頁。第41頁，共48頁。RRrCCCCCCRRrRRR低效回路RtRfRdnR/3第42頁，共48頁。二、操作波回路參數(shù)計算根據(jù)圖解法求回路參數(shù)例：（250/2500)s 第43頁，共48頁。一般充電電阻