LFCY雷电冲击电压发生器是一种用于模拟雷电冲击及操作过电压的高压试验设备,广泛应用于电力设备、电子元件及航空航天等领域的绝缘性能检测与耐压能力考核。其核心功能是产生标准或非标准的冲击电压波形,如±1.2/50μs雷电波、250/2500μs操作波等,以验证设备在极d电压条件下的安全性和可靠性。
该设备基于多级电容器并联充电、串联放电的Marx回路原理。充电阶段,多个电容器通过直流高压电源并联充电至设定电压;放电时,触发系统(如点火球隙)使电容器组切换为串联结构,电压叠加形成高幅值冲击电压。波形参数(如波头时间、波尾时间)通过调整波头电阻和波尾电阻的阻值实现,幅值则由充电电压控制。
1、主电容器组(冲击电容)
功能:是发生器的能量储存单元。在充电阶段,各级电容器并联连接到直流充电电源上进行充电;在放电阶段,通过火花间隙的击穿,电容器迅速转变为串联连接,实现电压叠加,从而在输出端产生高幅值的冲击电压。
特点:通常由多个相同规格的高压脉冲电容器单元组成,每个单元耐压可达100kV或更高。总输出电压等于单级电压乘以级数。
2、充电系统
功能:为各级主电容器提供稳定的直流高压,使其充电至预定电压。
组成部分:
工频试验变压器:将市电升压。
高压硅堆(整流器):将交流高压转换为直流高压。
充电电阻:限制充电电流,保护电容器,并在放电后帮助电容器泄放残余电荷。
充电电压表:监测充电电压。
3、波形形成回路
功能:与试品一起决定输出冲击电压的波形参数(波前时间T1和半峰值时间T2),使其符合标准要求(如1.2/50μs)。
组成部分:
波前电阻(Rf):控制电压上升速度(波前时间)。阻值较小(几欧姆到几百欧姆),功率大。
波尾电阻(Rt):控制电压衰减速度(半峰值时间)。阻值较大(几百欧姆到几千欧姆),功率大。
波尾电容(Cd):有时用于调整波尾,特别是在测试小电容试品时。
试品电容(Cx):被测试设备自身的电容,也是波形形成回路的一部分。
4、点火与触发系统
功能:精确控制第一级火花间隙的击穿,从而启动整个Marx回路的串联放电过程。
类型:
三电极点火装置:z常用。通过向第三电极施加一个高能脉冲(来自脉冲变压器或激光),使主间隙提前、可靠地击穿。
光电触发:利用激光束照射火花间隙,提高触发的同步性和可靠性。
特点:要求触发稳定、延时短且分散性小。
5、火花间隙
功能:作为开关元件,实现电容器从并联充电到串联放电的快速切换。
结构:通常为球-球或球-平面电极结构,安装在每级电容器之间。
工作方式:当第一级被触发击穿后,上级电容器的电压加到下一级间隙上,导致逐级自触发击穿,实现级联。
6、高压分压器
功能:将输出的高幅值冲击电压按固定比例降低,以便用低压测量仪器(如数字示波器)进行安全、准确的测量。
类型:
电阻分压器:响应快,精度高,适用于标准波形测量。
电容分压器:功耗低,适用于长时间测量。
阻容分压器:结合两者优点,应用广泛。
要求:分压比稳定,高频响应好,寄生电感和电容小。
7、测量与控制系统
功能:实现对试验过程的监控、数据采集和分析。
组成部分:
数字存储示波器:实时采集分压器输出的低压信号,显示冲击电压波形。
测量软件:自动计算波形参数(峰值、T1、T2等),生成试验报告。
自动控制柜:集成PLC或工控机,控制充电、触发、放电、接地等操作,实现自动化试验流程。
人机界面(HMI):触摸屏或计算机,用于参数设置和状态监控。
8、机械结构与支撑系统
功能:支撑和固定所有电气部件,保证安全距离和绝缘水平。
组成部分:
绝缘支架/立柱:通常由环氧树脂或聚四氟乙烯等高强度绝缘材料制成,支撑各级电容器和电阻。
金属框架:提供整体机械强度。
均压环/罩:安装在高压端,改善电场分布,防止局部放电。
9、安全与保护系统
功能:保障设备和人员安全。
组成部分:
接地装置:确保设备可靠接地。
放电棒/自动放电装置:试验结束后,将主电容器组的残余电荷释放。
过压、过流保护:防止设备损坏。
安全联锁:门禁开关等,防止误操作。
围栏与警示灯:划定高压危险区域。