沖擊電壓產(chǎn)生

沖擊電壓產(chǎn)生第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.1沖擊電壓發(fā)生器的基本原理第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

3000kV/3000kJ雷電沖擊電壓發(fā)生器

分壓器第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五物理領(lǐng)域：大功率電子束、離子束發(fā)生器、二氧化碳激光器--電源裝置.高壓納秒脈沖功率發(fā)生器組成部分.電力領(lǐng)域：沖擊電壓發(fā)生器—產(chǎn)生雷電、操作沖擊電壓的一種發(fā)生裝置。沖擊耐壓和放電試驗(yàn)用第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五組成:一組儲能高壓電容器.直流高壓源充電幾十秒.通過銅球突然經(jīng)電阻放電,在試品上形成沖擊電壓波形.參數(shù):上升前沿陡峭,持續(xù)時(shí)間μS，峰值幾十KV-幾MV。第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五MARX發(fā)生器第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五MARX發(fā)生器T.供電高壓變壓器,D整流硅堆,r保護(hù)電阻,R充電電阻,C主電容,CS對地雜散電容;g1點(diǎn)火球隙.g2-g4中間球隙g5隔離球隙.rf波前電阻,rt放電電阻，C2負(fù)荷電容.雷電和操作沖擊波參數(shù)增加兩個(gè)數(shù)量級.第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五0.各球隙事先調(diào)到耐壓U,高于U則擊穿；

①C通過整流并聯(lián)充電到U；

②發(fā)生器動作：點(diǎn)火球隙針極送5kv-8kv脈沖電壓，針-球產(chǎn)生小火花，

紫外線照射，g1放電，產(chǎn)生紫外線照射g2；

③g1放電，點(diǎn)1從-U電位突變?yōu)閛，2點(diǎn)電位從0變?yōu)?U；

④CS存在，R大，使3點(diǎn)電位在1電位跳變時(shí)變化不大(電容電壓不突變)維持-U.

⑤g2兩端電位差2U，在g1放電后馬上放電,4點(diǎn)電位變?yōu)?2U

⑥g3兩端瞬間3U,立即放電,g4放電---各級電容C電阻rf串聯(lián)。g3g4第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五C1等效主電容--4個(gè)C串聯(lián)--名義電壓4U；R：充電時(shí)連接，放電時(shí)隔離，球隙是核心。電容器并聯(lián)充電后串聯(lián)放電同步問題：球隙排列便于紫外線照射等效電路第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五為使C2電壓接近C1原始充電電壓（名義電壓），要C1≥C2u2上升快慢取決與RfC2u2下降快慢卻決于(C1+C2)RtC1=C/4，Rf=4rfRt=4rt

調(diào)試：參數(shù)調(diào)整第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五波前電阻，放電電阻集中放置——兩個(gè)半波直流充電的電路第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.2沖擊電壓發(fā)生器放電回路的分析第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.2.1基本回路的分析拉普拉斯轉(zhuǎn)換運(yùn)算電路,阻容值及C1上充電電壓u1已知求試品C2上電壓u2（t）反變換后

第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.2.3考慮回路電感的近似計(jì)算電感較大時(shí),可能造成沖擊波波前部分的雜散振蕩,畸變波形,波形“過沖”。電感和負(fù)荷電容大時(shí)。調(diào)不出波前，調(diào)不好粗會于校準(zhǔn)一雷R為阻尼電阻Rd波前電阻Rf之和。為獲得非振蕩沖擊波應(yīng)≥波前時(shí)間有回路電感會使波前時(shí)間縮短。第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.3沖擊電壓發(fā)生器放電回路計(jì)算舉例第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五例：一臺沖擊電壓發(fā)生器，滿足110KV電瓷產(chǎn)品雷電沖擊放電耐壓試驗(yàn)電阻Rt,效率.額定容量Wn解：國校110KV電瓷雷電沖擊耐壓250KV。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.4沖擊大電流的產(chǎn)生第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.4.1沖擊電流發(fā)生器的功用與電流波形的規(guī)定事故——巨大沖擊電流、人工產(chǎn)生雷電流的裝置。脈沖功率技術(shù)（PPT）幾十萬安，百萬安，負(fù)載W峰時(shí)功率溫度——幾千萬度等離子體水擊效應(yīng)——水中放電加工成形聲學(xué)效應(yīng)——火花振蕩海底探礦強(qiáng)磁應(yīng)用沖擊電流波形——①快速上升，指數(shù)規(guī)律或阻尼正弦波形下降到0。：。②方波峰值持續(xù)時(shí)間5001000Td峰值持續(xù)時(shí)間，Tf總的持續(xù)時(shí)間第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.4.1沖擊電流發(fā)生器的功用與電流波形的規(guī)定電力系統(tǒng)事故—幾千千伏電壓，巨大沖擊電流、幾百千安。高電壓實(shí)驗(yàn)室---實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究雷閃電流對絕緣材料和結(jié)構(gòu)、防雷裝置的熱能或電動力破壞作用。沖擊電流發(fā)生器--人工產(chǎn)生雷電流的裝置。

----電子離子加速器、核聚變、微波、激光脈沖功率技術(shù)電動力通過電流的導(dǎo)線周圍有磁場，而磁力線有力圖縮短的趨勢，因此同方向電流的兩條導(dǎo)線互相吸引，反方向電流的兩條導(dǎo)線互相排斥。這種吸引或排斥的力即電氣線路的“電動力”。第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五8.4.2沖擊電流發(fā)生器的基本原理原理沖擊電壓發(fā)生器相似，并聯(lián)充電，并聯(lián)放電，縮短充電時(shí)間，用做測量電流的波形和峰值。第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五脈沖功率技術(shù)（PPT）幾十萬安，百萬安，負(fù)載W峰時(shí)功率溫度—幾千萬度等離子體水擊效應(yīng)—水中放電加工成形聲學(xué)效應(yīng)——火花振蕩、海底探礦、強(qiáng)磁應(yīng)用第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五沖擊電流波形①快速上升，指數(shù)規(guī)律或阻尼正弦波形下降到0。②方波：峰值持續(xù)時(shí)間Td、總的持續(xù)時(shí)間Tf。第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五高功率脈沖技術(shù)研究高電壓、大電流、高功率短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用的技術(shù)。最初是應(yīng)材料響應(yīng)實(shí)驗(yàn)、閃光X射線照相及模擬核武器效應(yīng)的需要而出現(xiàn)的。1962年英國核武器研究中心的J.C.馬丁成功地將已有的Marx發(fā)生器與傳輸線技術(shù)結(jié)合起來,產(chǎn)生了持續(xù)時(shí)間短達(dá)納秒的高功率脈沖,從而開辟了這一嶄新的領(lǐng)域。隨之，高技術(shù)領(lǐng)域如受控?zé)岷司圩冄芯?、高功率粒子束、大功率激光、高功率相干輻射源技術(shù)的發(fā)展以及定向束能武器、電磁軌道炮的研制都對高功率脈沖技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求，希望有高重復(fù)頻率、長壽命的高功率脈沖出現(xiàn)。所以，高功率脈沖技術(shù)成為80年代極為活躍的研究領(lǐng)域之一。第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五高功率脈沖系統(tǒng)工作原理高功率脈沖系統(tǒng)的主要參量有:脈沖電流（千焦～吉焦）,脈沖功率（吉瓦～太瓦），脈沖電流（千安～兆安），脈沖寬度（微秒～納秒），脈沖電壓。高功率脈沖系統(tǒng)工作原理如圖1所示。先將從低功率能源中獲得的能量儲存起來，然后將這些能量經(jīng)高功率脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)變成高功率脈沖，并傳給負(fù)載。由一定的能量所轉(zhuǎn)換成的脈沖持續(xù)時(shí)間愈短，在負(fù)載上得到的功率愈高。能源（如DC充電裝置）所提供的可以是電能、磁能、化學(xué)能或其他形式的能（如巨型飛輪轉(zhuǎn)動的動能），但大多數(shù)情況下是電能。第二十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五高功率脈沖發(fā)生器用得較多的是Marx發(fā)生器或電容器組。Marx發(fā)生器和脈沖形成回路，共同組成高功率脈沖發(fā)生器,又稱脈沖發(fā)電機(jī)（圖2）。圖中電源對沖擊電壓發(fā)生器的電容C充電；間隙G（或稱開關(guān)）動作