LFCY雷電沖擊電壓發(fā)生器是一種用于模擬雷電沖擊及操作過電壓的高壓試驗(yàn)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備、電子元件及航空航天等領(lǐng)域的絕緣性能檢測與耐壓能力考核。其核心功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電壓波形,如±1.2/50μs雷電波、250/2500μs操作波等,以驗(yàn)證設(shè)備在極d電壓條件下的安全性和可靠性。
該設(shè)備基于多級電容器并聯(lián)充電、串聯(lián)放電的Marx回路原理。充電階段,多個(gè)電容器通過直流高壓電源并聯(lián)充電至設(shè)定電壓;放電時(shí),觸發(fā)系統(tǒng)(如點(diǎn)火球隙)使電容器組切換為串聯(lián)結(jié)構(gòu),電壓疊加形成高幅值沖擊電壓。波形參數(shù)(如波頭時(shí)間、波尾時(shí)間)通過調(diào)整波頭電阻和波尾電阻的阻值實(shí)現(xiàn),幅值則由充電電壓控制。
1、主電容器組(沖擊電容)
功能:是發(fā)生器的能量儲(chǔ)存單元。在充電階段,各級電容器并聯(lián)連接到直流充電電源上進(jìn)行充電;在放電階段,通過火花間隙的擊穿,電容器迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榇?lián)連接,實(shí)現(xiàn)電壓疊加,從而在輸出端產(chǎn)生高幅值的沖擊電壓。
特點(diǎn):通常由多個(gè)相同規(guī)格的高壓脈沖電容器單元組成,每個(gè)單元耐壓可達(dá)100kV或更高。總輸出電壓等于單級電壓乘以級數(shù)。
2、充電系統(tǒng)
功能:為各級主電容器提供穩(wěn)定的直流高壓,使其充電至預(yù)定電壓。
組成部分:
工頻試驗(yàn)變壓器:將市電升壓。
高壓硅堆(整流器):將交流高壓轉(zhuǎn)換為直流高壓。
充電電阻:限制充電電流,保護(hù)電容器,并在放電后幫助電容器泄放殘余電荷。
充電電壓表:監(jiān)測充電電壓。
3、波形形成回路
功能:與試品一起決定輸出沖擊電壓的波形參數(shù)(波前時(shí)間T1和半峰值時(shí)間T2),使其符合標(biāo)準(zhǔn)要求(如1.2/50μs)。
組成部分:
波前電阻(Rf):控制電壓上升速度(波前時(shí)間)。阻值較小(幾歐姆到幾百歐姆),功率大。
波尾電阻(Rt):控制電壓衰減速度(半峰值時(shí)間)。阻值較大(幾百歐姆到幾千歐姆),功率大。
波尾電容(Cd):有時(shí)用于調(diào)整波尾,特別是在測試小電容試品時(shí)。
試品電容(Cx):被測試設(shè)備自身的電容,也是波形形成回路的一部分。
4、點(diǎn)火與觸發(fā)系統(tǒng)
功能:精確控制第一級火花間隙的擊穿,從而啟動(dòng)整個(gè)Marx回路的串聯(lián)放電過程。
類型:
三電極點(diǎn)火裝置:z常用。通過向第三電極施加一個(gè)高能脈沖(來自脈沖變壓器或激光),使主間隙提前、可靠地?fù)舸?/div>
光電觸發(fā):利用激光束照射火花間隙,提高觸發(fā)的同步性和可靠性。
特點(diǎn):要求觸發(fā)穩(wěn)定、延時(shí)短且分散性小。
5、火花間隙
功能:作為開關(guān)元件,實(shí)現(xiàn)電容器從并聯(lián)充電到串聯(lián)放電的快速切換。
結(jié)構(gòu):通常為球-球或球-平面電極結(jié)構(gòu),安裝在每級電容器之間。
工作方式:當(dāng)?shù)谝患壉挥|發(fā)擊穿后,上級電容器的電壓加到下一級間隙上,導(dǎo)致逐級自觸發(fā)擊穿,實(shí)現(xiàn)級聯(lián)。
6、高壓分壓器
功能:將輸出的高幅值沖擊電壓按固定比例降低,以便用低壓測量儀器(如數(shù)字示波器)進(jìn)行安全、準(zhǔn)確的測量。
類型:
電阻分壓器:響應(yīng)快,精度高,適用于標(biāo)準(zhǔn)波形測量。
電容分壓器:功耗低,適用于長時(shí)間測量。
阻容分壓器:結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用廣泛。
要求:分壓比穩(wěn)定,高頻響應(yīng)好,寄生電感和電容小。
7、測量與控制系統(tǒng)
功能:實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)過程的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和分析。
組成部分:
數(shù)字存儲(chǔ)示波器:實(shí)時(shí)采集分壓器輸出的低壓信號,顯示沖擊電壓波形。
測量軟件:自動(dòng)計(jì)算波形參數(shù)(峰值、T1、T2等),生成試驗(yàn)報(bào)告。
自動(dòng)控制柜:集成PLC或工控機(jī),控制充電、觸發(fā)、放電、接地等操作,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化試驗(yàn)流程。
人機(jī)界面(HMI):觸摸屏或計(jì)算機(jī),用于參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)控。
8、機(jī)械結(jié)構(gòu)與支撐系統(tǒng)
功能:支撐和固定所有電氣部件,保證安全距離和絕緣水平。
組成部分:
絕緣支架/立柱:通常由環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯等高強(qiáng)度絕緣材料制成,支撐各級電容器和電阻。
金屬框架:提供整體機(jī)械強(qiáng)度。
均壓環(huán)/罩:安裝在高壓端,改善電場分布,防止局部放電。
9、安全與保護(hù)系統(tǒng)
功能:保障設(shè)備和人員安全。
組成部分:
接地裝置:確保設(shè)備可靠接地。
放電棒/自動(dòng)放電裝置:試驗(yàn)結(jié)束后,將主電容器組的殘余電荷釋放。
過壓、過流保護(hù):防止設(shè)備損壞。
安全聯(lián)鎖:門禁開關(guān)等,防止誤操作。
圍欄與警示燈:劃定高壓危險(xiǎn)區(qū)域。