8冲击电压产生888

第8章冲击高电压及大电流的产生8.1冲击电压发生器的基本原理3000kV/3000kJ雷电冲击电压发生器分压器物理领域：大功率电子束、离子束发生器、二氧化碳激光器--电源装置.高压纳秒脉冲功率发生器组成部分.电力领域：冲击电压发生器—产生雷电、操作冲击电压的一种发生装置。冲击耐压和放电试验用组成:一组储能高压电容器.直流高压源充电几十秒.通过铜球突然经电阻放电,在试品上形成冲击电压波形.参数:上升前沿陡峭,持续时间µS，峰值几十KV-几MV。MARX发生器MARX发生器T.供电高压变压器,D整流硅堆,r保护电阻,R充电电阻,C主电容,CS对地杂散电容;g1点火球隙.g2-g4中间球隙g5隔离球隙.rf波前电阻,rt放电电阻，C2负荷电容.雷电和操作冲击波参数增加两个数量级.0.各球隙事先调到耐压U,高于U则击穿；①C通过整流并联充电到U；②发生器动作：点火球隙针极送5kv-8kv脉冲电压，针-球产生小火花，紫外线照射，g1放电，产生紫外线照射g2；③g1放电，点1从-U电位突变为o，2点电位从0变为+U；④CS存在，R大，使3点电位在1电位跳变时变化不大(电容电压不突变)维持-U.⑤g2两端电位差2U，在g1放电后马上放电,4点电位变为+2U⑥g3两端瞬间3U,立即放电,g4放电---各级电容C电阻rf串联。g3g4C1等效主电容--4个C串联--名义电压4U；R：充电时连接，放电时隔离，球隙是核心。电容器并联充电后串联放电同步问题：球隙排列便于紫外线照射等效电路为使C2电压接近C1原始充电电压（名义电压），要C1≥C2u2上升快慢取决与RfC2u2下降快慢却决于(C1+C2)RtC1=C/4，Rf=4rfRt=4rt调试：参数调整波前电阻，放电电阻集中放置——两个半波直流充电的电路8.2冲击电压发生器放电回路的分析8.2.1基本回路的分析拉普拉斯转换运算电路,阻容值及C1上充电电压u1已知求试品C2上电压u2（t）)/(1)(22bassdUSU)](/[121tffdtdRRRRRRCCbbRRCRRCafttd)](2)([1bRCd11)]exp()1[exp()(212tstsUtu反变换后8.2.3考虑回路电感的近似计算电感较大时,可能造成冲击波波前部分的杂散振荡,畸变波形,波形“过冲”。电感和负荷电容大时。调不出波前，调不好粗会于校准一雷R为阻尼电阻Rd波前电阻Rf之和。为获得非振荡冲击波应≥波前时间有回路电感会使波前时间缩短。)21/(33.233.2212CCCRCTf)]/(/[22121CCCCL8.3冲击电压发生器放电回路计算举例例：一台冲击电压发生器，满足110KV电瓷产品雷电冲击放电耐压试验电阻Rt,效率.额定容量Wn解：国校110KV电瓷雷电冲击耐压250KV。8.4冲击大电流的产生8.4.1冲击电流发生器的功用与电流波形的规定事故——巨大冲击电流、人工产生雷电流的装置。脉冲功率技术（PPT）几十万安，百万安，负载W峰时功率温度——几千万度等离子体水击效应——水中放电加工成形声学效应——火花振荡海底探矿强磁应用冲击电流波形——①快速上升，指数规律或阻尼正弦波形下降到0。：。②方波峰值持续时间5001000Td峰值持续时间，Tf总的持续时间8.4.1冲击电流发生器的功用与电流波形的规定电力系统事故—几千千伏电压，巨大冲击电流、几百千安。高电压实验室---实验设备研究雷闪电流对绝缘材料和结构、防雷装置的热能或电动力破坏作用。冲击电流发生器--人工产生雷电流的装置。----电子离子加速器、核聚变、微波、激光脉冲功率技术电动力通过电流的导线周围有磁场，而磁力线有力图缩短的趋势，因此同方向电流的两条导线互相吸引，反方向电流的两条导线互相排斥。这种吸引或排斥的力即电气线路的“电动力”。8.4.2冲击电流发生器的基本原理原理冲击电压发生器相似，并联充电，并联放电，缩短充电时间，用做测量电流的波形和峰值。脉冲功率技术（PPT）几十万安，百万安，负载W峰时功率温度—几千万度等离子体水击效应—水中放电加工成形声学效应——火花振荡、海底探矿、强磁应用冲击电流波形①快速上升，指数规律或阻尼正弦波形下降到0。②方波：峰值持续时间Td、总的持续时间Tf。高功率脉冲技术研究高电压、大电流、高功率短脉冲的产生和应用的技术。最初是应材料响应实验、闪光X射线照相及模拟核武器效应的需要而出现的。1962年英国核武器研究中心的J.C.马丁成功地将已有的Marx发生器与传输线技术结合起来,产生了持续时间短达纳秒的高功率脉冲,从而开辟了这一崭新的领域。随之，高技术领域如受控热核聚变研究、高功率粒子束、大功率激光、高功率相干辐射源技术的发展以及定向束能武器、电磁轨道炮的研制都对高功率脉冲技术的发展提出了新的要求，希望有高重复频率、长寿命的高功率脉冲出现。所以，高功率脉冲技术成为80年代极为活跃的研究领域之一。高功率脉冲系统工作原理高功率脉冲系统的主要参量有:脉冲电流（千焦～吉焦）,脉冲功率（吉瓦～太瓦），脉冲电流（千安～兆安），脉冲宽度（微秒～纳秒），脉冲电压。高功率脉冲系统工作原理如图1所示。先将从低功率能源中获得的能量储存起来，然后将这些能量经高功率脉冲发生器转变成高功率脉冲，并传给负载。由一定的能量所转换成的脉冲持续时间愈短，在负载上得到的功率愈高。能源（如DC充电装置）所提供的可以是电能、磁能、化学能或其他形式的能（如巨型飞轮转动的动能），但大多数情况下是电能。高功率脉冲发生器用得较多的是Marx发生器或电容器组。Marx发生器和脉冲形成回路，共同组成高功率脉冲发生器,又称脉冲发电机（图2）。图中电源对冲击电压发生器的电容C充电；间隙G（或称开关）动作后电容器串连，在末级引出端P产生很高的电压U，U加在脉冲形成线上。脉冲形成线由特殊设计的传输线和高压开关组成。它的主要作用是将冲击电压发生器形成的脉冲进一步压缩,以提高输出功率的水平。负载可以是强X射线二极管，或者是被加速的电子束、离子束等。这样的典型系统通常可使初始功率提高几千万倍。80年代建在英国的欧洲联合环(托卡马克装置)，由脉冲发电机提供脉冲大电流。脉冲发电机由两台各带有9米直径、重量为775吨的大飞轮的发电机组成。发电机由8.8兆瓦的电动机驱动，大飞轮用来储存准备提供产生大功率脉冲的能量。每隔10分钟脉冲发电机可以产生一个持续25秒左右的500万安大电流脉冲。8.4.2冲击电流发生器的基本原理原理：与冲击电压发生器相似，大电容储能，并联充电，串联放电，缩短充电时间---恒流充电法脉冲电流测量---分流器----罗戈夫斯基线圈。8.4.3冲击电流发生器的结构电容器圆环形排列