冲击高压发生器（参考）.ppt

标准能量的计算 Wn＝C1Un2/2＝0.02μF×(1200kV)2/2＝14.4kJ 冲击电压发生器结构 户内800KV冲击电压发生器 户内400KV 冲击电压发生器 户外冲击电压发生器及分压器 截波的产生 户内冲击电压发生器及截波装置 陡脉冲电压发生器 产生陡波的关键： 1、回路中的故有电感，减小回路尺寸可减小回路电感 2、回路中的故有电容 3、放电间隙的导通过程 模拟器产生的瞬态电场的波形 EMP传输线模拟系统 负载（水电阻） 脉冲源 传输线 传输线型EMP模拟器 有效空间 长6.0m 宽4.6m 高4.6m 抗干扰措施的研究 冲击高压发生器 1、冲击电压波形 a、雷电冲击电压波 OC为视在播前 OF为视在播前时间 OG为视在半峰值时间 （也称为波尾时间） 国标规定： 一、冲击电压发生器的基本原理 b、操作冲击电压波 国标规定： 2、冲击电压波形的近似表达式 冲击电压的一般表达式： u2= U1[exp（-t/τ1）- exp（-t/τ2）] 时间常数：用τ1和τ2表达 1.2/50μs的雷电波：τ1＞＞τ2 u2的构成：u2由两个指数分量选加构成 波形时间的确定：波前时间相对于波尾半峰值时间要短得多。 波前时间Tf基本上由较小的时间常数τ2决定； 半峰值时间Tt基本上由相对大得多的时间常数τ1决定 在t1时：u2=0.3U2m 在t2时：u2=0.9U2m ∴ 0.3U2m≈U2m[1-exp（-t1/τ2）]，即exp（-t1/τ2）≈0.7 0.9U2m≈U2m[1-exp（-t2/τ2）]，即exp（-t2/τ2）≈0.1 由上两式可得t2－t1≈τ2?n7 波前时间Tf ： 因图中ΔO1CF与ΔABD相似，故波前时间： Tf=(t2－t1)/(0.9－0.3) ≈τ2?n7/0.6 ≈ 3.24τ2 ≈ 3.24RfC2 标准波定义 在求波前时间Tf与电路参数的关系时，可近似地认为exp（－t/τ1）随时间t几乎不变，且设其值恒定为1。即 u2≈U1[1－exp（－t/τ2）] 其中充电时间常数τ2=RfC2 U1 Rf C2 等值电路 在求半峰值时间与电路参数关系时，仍然考虑τ1＞＞τ2，到达半峰值时间时，双指数分量中的exp（－t/τ2）早已衰减到接近零值，如图中双指数曲线所示。因此在确定半峰值时间Tt时，考虑到Tt＞＞Tf，不计及Tf的影响 认为 u2≈U1exp（－t/τ1） 其中放电时间常数τ1=RtC1 根据波形定义U2m/2≈U2mexp（－Tt/τ1） 故 Tt=τ1?n2≈0.69τ1 ≈0.69RtC1 标准波定义 C1 U1 Rt 等值电路 U1 Rf C2 C1 U1 Rt 波头的形成： 图示等值回路中，放电电阻Rt→∞，球隙g0放电后，电压u2上升。τ2相当于充电时间常数。 τ2=RfC1C2/（C1＋C2） Tf=3.24RfC1C2/（C1＋C2） 因C1＞＞C2，Tf≈3.24RfC2 波尾的形成： 电压u2到达峰值U2m后，电容C1和C2一起经过电阻Rt放电。因一般C1＞＞C2，放电快慢主要决定于C1 τ1≈Rt(C1＋C2)≈RtC1 Tt＝0.69Rt(C1＋C2)≈0.69RtC1 C2上电压u2的波形 波前 波尾 冲击电压发生器的基本原理 冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒计，电压峰值一般为几十kV至几MV 发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路，首先由德国人E.马克思（E.Marx）提出，为此他于1923年获得专利，被称为马克思回路 单级冲击电压发生器回路 回路1 回路2 由于受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击电压发生器的最高电压不超过200~300kV。 正极性冲击电压 负极性冲击电压 多级冲击电压发生器回路 放电时基本回路的等值回路 τ2=（Rd＋Rf）C1C2/（C1＋C2） 于是Tf=3.24（Rd＋Rf）C1C2/（C1＋C2） 因C1＞＞C2，Tf≈3.24（Rd＋Rf）C2 τ1≈(Rd＋Rt)(C1＋C2)≈（Rd＋Rt）C1 Tt＝0.69(Rd＋Rt)(C1＋C2) Tt≈0.69（Rd＋Rt）C1 T：供电高压变压器； D：整流用高压硅堆； r：保护电阻，一般为几百千欧； R：充电电阻，一般为几十千欧； rd:每级的阻尼电阻； C：每级的主电容，一般为零点几个微法； Cs：每级相应点的对地杂散电容，一般仅为几个皮法； g1：点火球隙； g2～g