ные кенотроны неудобны тем, что для питания цепи накала требуются специальные устройства. Кроме того, кенотроны пропускают весьма
Рис. 16.7. Принципиальная схема каскадного генератора:
Ян — сопротивление нагрузки (остальные обозначения те же, что на рис. 16.6)
небольшой ток — порядка 30 ма, что ограничивает мощность установки. Поэтому в настоящее время широкое распространение получили
вентили, выполненные |
на полу |
|
|
|
|
|
проводниковых |
элементах — |
|
|
|
|
|
кремниевых, селеновых |
или гер |
|
|
|
|
|
маниевых, которые шунтируют |
|
|
|
|
|
ся емкостями |
для равномерного |
|
|
|
|
|
распределения |
напряжения. |
|
|
|
|
|
|
§ |
16.4. ГЕНЕРАТОРЫ |
|
|
|
|
|
|
ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИИ |
|
|
|
|
|
а. Схема и принцип работы |
|
|
|
|
|
Для исследования электриче |
|
|
|
|
|
ской |
прочности |
изоляции |
при |
|
|
|
|
|
импульсных напряжениях, |
ими |
|
|
|
|
|
тирующих грозовые перенапря |
|
|
|
|
|
жения, |
применяются |
генерато |
|
|
|
|
|
ры |
импульсных |
напряжений |
|
|
|
|
|
(ГИН). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ввиду того что электрическая |
|
|
|
|
|
прочность изоляции зависит от |
|
|
|
|
|
формы |
импульсного |
напряже |
|
|
|
|
|
ния, |
|
последняя |
нормируется. |
Рис. 16.8. Принципиальная |
схема вып |
Форма полного стандартного им |
рямителей установки |
А. А. Горева: |
пульса |
напряжения представле |
И Т — изолирующие трансформаторы |
(осталь |
на на рис. 16.9, а. Расчетный |
ные обозначения те же, |
что на |
рис. |
16.6) |
мксек и |
|
|
|
|
фронт |
|
импульса |
тф = |
1,2+0,36 |
не учитывает |
начальной |
части |
|
осциллограммы, |
которая |
обычно |
получается |
нечеткой |
из-за |
наводок на измерительную |
цепь . Время |
спада напряжения до поло- |
вины максимального значения называется длиной импульса и должно быть равно ти= 5 0 ± 1 0 мксек. Амплитуда наложенных колебаний на максимуме импульса не должна превышать 0,05 Umax. Принято обозначать стандартный полный импульс «1,2/50 мксек». Кроме того,
Рис. 16.9. Определение параметров полного (а) и срезанного (б) стандартных импульсов напряжения:
Тф— длина фронта; тп — длина импульса; |
— время среза |
для испытания изоляции применяется также срезанный стандартный импульс с временем среза не менее 2 мксек (рис. 16.9, б). Для среза напряжения применяются разрядники, включенные параллельно ис пытуемому объекту.
ГИН представляют собой батарею конденсаторов, которые в заряд ном режиме включены параллельно, а в разрядном — последователь но. Для коммутации применяются искровые разрядники (обычно шаровые).
Рис. 16.10. Принципиальная схема ГИН:
сопротивления —защитное Я3, зарядное ^ зар. демпфирующее Яд, разрядное Яр, фронтовое Яфі емкости — конденсаторов гИ Н С, фронтовая Сф, паразит ные Сп; разрядники — запальный ЗР, промежуточные ПР, отсекающие ОР,
измерительный шаровой ИР\ ИО — испытуемый объект; Д —делитель напряже ния; ЭО— электронный осциллограф
Принципиальная схема ГИН представлена на рис. 16.10. Как видно из схемы, конденсаторы С заряжаются через защитные R3 и зарядные Дзар сопротивления от питающей их выпрямительной уста новки. Затем при пробое запального разрядника (ЗР) и промежуточ ных разрядников (ПР) конденсаторы С соединяются последовательно. Запальный разрядник (ЗР) обычно выполняется трехэлектродным и служит для синхронизации работы ГИН и осциллографа.
После пробоя ЗР напряжение в точке а ГИН (см. рис. 16.10) равно нулю, а в точке б Ü6 = + U относительно земли. Вследствие наличия паразитной емкости Сп напряжение в точке в в первый момент времени остается равным Ua « — U. При этом разность напряжений Uo-e = Unp: « 2 U, и разрядник ПР1 пробивается. После этого разность напряжений на ПР2 будет равна UПі \ ~ 30/, и он пробивается. Так последовательно пробиваются все ПР и ОР со все более высокими перенапряжениями и меньшими запаздываниями. Таким образом, напряжение на выходе ГИН будет приблизительно равно nUv где и —число конденсаторов ГИН, Ul — зарядное напря жение одной ступени.
Последовательно с разрядниками ПР включаются демпфирую
щие сопротивления Rn небольшой величины (2 |
40 ом), |
предназ |
наченные для сглаживания |
колебаний, |
возникающих |
в |
контуре |
С— Rn— Си1— С„, вследствие |
наличия |
паразитной |
индуктивности. |
Для получения необходимой формы импульса |
на |
выходе ГИН |
включаются фронтовое сопротивление Рф, емкость |
Сф |
и разрядное |
сопротивление Rp, через которое разряжаются емкость ГИН Сг — С/іг и фронтовая емкость Сф, определяя длину импульса.
б. Расчет формы импульса и конструктивное выполнение ГИН
Простейшая эквивалентная схема разрядного режима ГИН без учета паразитной индуктивности приведена на рис. 16.11.
Операционное изображение напря жения на испытуемом объекте имеет вид
|
У«28(р) 4 - |
(16.1) |
|
|
|
Ux = -------- ------Р |
|
|
|
|
|
P z x ( Р ) ( ^ Ф + ^ c j J |
Рис. 16.11. Простейшая эквивалент |
|
|
|
где |
(/7) = ^ - + /?д+ |
|
ная схема разрядного режима ГИН: |
г2 ( ^ —опера Uo=nU —начальное |
напряжение на |
торное |
сопротивление |
|
выходе |
ГИН; Сг = С /я —емкость |
ГИН |
всего контура ■. в ударе; |
Сх — суммарная емкость |
испы |
|
|
|
туемого |
объекта и |
фронтовая; |
— |
(Ді,Jr~nC~ )
ГИН; Z2 (р) = ----- ^ о п е р а -
Rv+R* +
суммарное демпферное сопротивление: fi —разрядное сопротивление;
Яф*5— фронтовые сопротивление
торное сопротивление внешней цепи ГИН. - После преобразований имеем
|
77 |
60RpCT |
(16.2) |
|
и |
Арг+ В р+ 1 ’ |
|
|
где |
Л = СгС Л Я р(Я Ф+ Я д) + ЯфЯд]; 5 = Сг (/?р + /гд) + Сж(Лр+-Лф). |
Переходя к оригиналам, |
имеем |
|
|
Ux(t) = ~A (af$) [ехр(— ß0 — ехр(— оО], |
(16.3) |
где а, ß = ( ß zb j/rß 2 — 4А)/2А — корни характеристического |
уравне |
ния |
Ар2-\-Вр~\- 1 = 0 с обратным знаком. |
|
Принимая |
|
во |
внимание, |
что |
|
R „ ^ > R ^ > R a и 5 г> 4 Л , |
У В*— АА |
В — (2/4/5), |
имеем |
приближенно: |
а = |
1 /тф л ; В/А ; ß = |
1/тп « |
1/5; а — ß = 5//4. |
Соответственно |
постоянная |
времени |
фронта |
— |
1 |
− |
ч |
А |
СГСѴ / р |
I |
р |
\ |
|
F |
сг + Ь; |
+ |
|
/ гр+(/?р+ / ? ф )/2 |
и постоянная времени спада импульса
1
Р = т„ С^р+ Яд) + Qv (Яр + Яф).
Подставив эти результаты в (16.3), получим при тф т„
U0RvCr
v x (t) |
Сг (5р + |
e x p ^ - j - e x p ^ - - |
(16.4) |
|
5 д )+ С* (Rp + 5ф) |
|
Воспользовавшись формулой (13.9), имеем приближенно коэф фициент использования и амплитуду импульса напряжения на испы туемом объекте с погрешностью не более ± 5% :
kисп |
5 макс |
1,055рСг |
1,055РСГ |
В-\-V~A |
(16.5) |
|
Со |
т„+ У-ціч |
При этом не учитываются собственная и паразитные индуктив ности ГИН, индуктивность внешней цепи, емкости элементов ГИН между собой, а также запаздывание срабатывания разрядников. Учет
|
Rjgp |
1 |
|
|
О Р |
|
|
О - * ~ к И 0 |
0--О |
|
|
0--О |
|
|
Рис. 16.12. Двухполупериодная схема |
ГИН |
R о — выравнивающее сопротивление |
(остальные обозначения те же, что на |
рнс. |
16.10) |
|
их влияния достаточно сложен и подробно изложен в специальной литературе.
По схеме, приведенной на рис. 16.10, обычно выполняются ГИН на напряжение до 1000 кв. ГИН большего напряжения выполняются по двухполупериодной схеме, приведенной на рис. 16.12. Как видно из схемы, конденсаторы, соединенные по два последовательно, могут располагаться на одном этаже, и высота ГИН при этом сокращается.
Конструктивно ГИН выполняются этажерочными или колонко выми. В этажерочной конструкции конденсаторы в металлических или изолирующих кожухах располагаются на полках этажерки, смон тированной из фарфоровых или гетинаксовых изоляторов (рис. 16.13). В колонковой конструкции (рис. 16.14) конденсаторы в изолирующих
