冲击电压的产生

冲击电压的产生5-1概述一、用途模拟产生雷电冲击和操作冲击二、冲击电压波形1.实际波形LI:非周期性脉冲波头:0.5~10s波尾：20~90sSI:形状复杂持续时间：几百~几千s2.标准波形保证试验结果的重复性和可比性第五章冲击电压发生器P二、冲击电压的标准波形定义1.雷电全波O’TfCFTt定义：表示：（Tf/Tt)sIEC标准：（1.2/50)sTf:1.2±30%s,Tt:50±20%st03090100BM3090100ACDTc3090100C01070TcCD2.截断波波前截断波尾截断Tc：2~5...

5-1概述一、用途模拟产生雷电冲击和操作冲击二、冲击电压波形1.实际波形LI:非周期性脉冲波头:0.5~10s波尾：20~90sSI:形状复杂持续时间：几百~几千s2. 标准波形保证试验结果的重复性和可比性第五章冲击电压发生器P二、冲击电压的标准波形定义1.雷电全波O’TfCFTt定义：表示：（Tf/Tt)sIEC标准：（1.2/50)sTf:1.2±30%s,Tt:50±20%st03090100BM3090100ACDTc3090100C01070TcCD2.截断波波前截断波尾截断Tc：2~5sTc：0.5~2.0s05090100tTfTtTd05090100tTfTtTzTd3.操作波表示：（Tf/Tt)sIEC标准：（250/2500)sTf:250±20%s,Tt:2500±60%sTd:200s;Tz:500s4.非标准波形(振荡幅值或过冲<5%)振荡频率>0.5MHz，过冲持续时间s冲击电压的幅值取平均值振荡频率<0.5MHz，过冲持续时间>s冲击电压的幅值取最大值5-2冲击电压发生器的基本回路AT—调压器；T—试验变压器；r—保护电阻；R—充电电阻；C1～C4—主电容；rd—阻尼电阻；C´—对地杂散电容；g1—点火球隙；g2～g4—中间球隙；g0—中间球隙；Rt—波尾电阻；Rf—波头电阻；C0—被试品及测量设备等的电容一、发生器基本回路二、工作原理电容器并联充电，然后通过球隙串联放电R的作用：C充电时连接电路小间隙放电能隔离电位大rd：阻尼放电回路中高频振荡放电回路：CCCCRfRtC0_+RfRtC0C/4u2U0三、波形的形成波头形成电路波尾形成电路四、发生器其他电路RRRrDTRRRrDRRRrDrTRRRrRRRRrDDRRRRCCCCCCCT单边高效双边低效双边高效5-3冲击电压发生器放电回路分析一、数学分析回路方程：边界条件：t=0,u2=0,u1=U0电压达到峰值时：du2/dt=0，则：Tf=t1（1）Tt=t2（2）ffu2maxff由式（1，2），波头和波尾时间决定于，ftffttttffftf高效回路：低效回路：二、冲击电压波形的近似计算根据雷电波的定义波头时间计算标准雷电冲击电压：波尾时间常数T1远大于波头时间Tfftt1t2波头时间决定于负载电容的充电时间常数T2波尾时间计算标准雷电冲击电压：波尾时间Tt远大于波头时间常数T2决定于C1,C2向波尾电阻放电的时间常数三、计算机仿真PISPICE仿真仿真波形考虑杂散电容时的仿真四、回路中存在电感时_+RfRtC0C/4u2U0LR-L-C回路不发生振荡时有电感，波头时间降低可增加电感来降低波头么？Myanswer:非也！取临界阻尼条件下负荷电容值受回路电感的限制特殊情况：负载电容很小，无调波电容时五、负载为电感性负载时要求：Ttmin≥40µs(IEC)anddmax≤50%.电感性负载上电压：负载上的冲击波形补偿回路限制过冲5-4冲击电压发生器的充电回路一、主要充电回路单边高效双边低效双边高效单边低效改进回路二、充电效率充电回路特点：多段RC串接电路充电电源为整流电压xlR1xR1xR1xR1xC1xC1xC1xC1xU0二、充电电压不均匀RC电路，串接级数越多，越不均匀硅堆整流0Uc/UM，0.40.8t/RC1020DCRUMUC充电电阻取为10~20波尾电阻5-5冲击电压发生器的同步同步好：触发球隙g1触发击穿后，后面球隙g2~gn逐个击穿球隙绝缘支撑点火针瓷管或玻璃点火脉冲影响因素：充电电压不均匀充电电阻的影响波头、波尾电阻间隙放电的分散性600kV冲击电压发生器由6级12台铁壳脉冲电容器组成；每级电压100kV，由2台50kV脉冲电容器串联组成；照片中为6级铜球间隙点火后，实现同步导通的一瞬间。5-6冲击电压发生器波形的振荡RRRRRrCC’一、振荡原因1.固有电感2.杂散电容g-C-C’-C’-g放电回路振荡L总杂散电感C总对地电容CCCC’CCCCd二、求杂散电感和杂散电容1.短路法求杂散电感2.开路法求杂散电容5-7冲击电压发生器的结构要求：绝缘可靠，无闪络和击穿机械强度可靠高度、占地面积尽可能小回路尽可能短，电感尽可能小试验时灵活，方便调电压、波形结构塔式结构元件的选择电容：无感的脉冲电容器波头、波尾电阻：影响波形和效率电阻丝无感绕法绕制而成充电和保护电阻：镍铬丝绕制而成放电球隙：方便调节球隙d=0.5D，处于同一垂直面上防止出现电晕5-8截断波的产生冲击电压发生器试品全波截波截断间隙一、产生原理利用球隙自放电球隙放电时，放电发生在冲击电压的波峰或波前Tc1.2s对于：（1.2/50)s改进：冲击电压发生器产生非标准波形，Tf=3s利用棒间隙的自放电棒隙放电时，放电发生在冲击电压的波尾Tc:2~5s对于：（1.2/50)s缺点：放电分散性太大冲击电压发生器去试品+UGrCR+E闸流管时延电缆+可控球隙放电截断波的波长决定于：延时装置当时延触发点火装置的时延球间隙的时延分散性决定于：主间隙的分散性rr多重球隙放电5-9操作波的产生一、产生回路与雷电波产生回路相同（高效回路）等效电路nRr1r2r3RRrCCCCCCRRrRRR低效回路RtRfRdnR/3二、操作波回路参数计算根据图解法求回路参数例：（250/2500)s一般充电电阻、主电容和负载电容给定可计算rf,rt冲击电压发生回路如图所示，C=0.05[F],Rs=370。如要产生标准雷电冲击电压波形，如何选择回路参数，并求出此时的回路效率。CRsLR0

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