冲击电压发生器

[拼音]：chongji dianya fashengqi

[外文]：impulse voltage generator

一种模仿雷电及操作过电压等冲击电压的电源装置。主要用于绝缘冲击耐压及介质冲击击穿、放电等试验中（见图）。

绝缘试验用冲击电压的标准波形按照《高电压试验技术》国际标准和国家标准规定：

雷电冲击波　　　　　T₁/T₂=1.2/50μs

操作冲击波　　　　　T_cr/T₂=250/2500μs

工作原理

冲击电压发生器通常都采用Marx回路，如图1所示。

图中C为级电容，它们由充电电阻R 并联起来，通过整流回路T-D-r充电到V。此时，因保护电阻r 一般比R 约大10倍，它不仅保护了整流设备，而且还能保证各级电容充电比较均匀。在第1级中g₀为点火球隙，由点火脉冲起动；其他各级中g为中间球隙，它们调整在g₀起动后逐个动作。这些球隙在回路中起控制开关的作用，当它们都动作后，所有级电容C 就通过各级的波头电阻R_f串联起来，并向负荷电容C₀充电。此时，串联后的总电容为C/n，总电压为nV。n为发生器回路的级数。由于C₀较小，很快就充满电，随后它将与级电容C一起通过各级的波尾电阻Rt放电。这样，在负荷电容C₀上就形成一很高电压的短暂脉冲波形的冲击电压。在此短暂的期间内，因充电电阻R 远大于R_f和R_t，因而它们起着各级之间隔离电阻的作用。冲击电压发生器利用多级电容器并联充电、串联放电来产生所需的电压，其波形可由改变R_f和R_t的阻值进行调整， 幅值由充电电压V 来调节，极性可通过倒换硅堆D两极来改变。

等值电路

冲击电压发生器动作时的等值电路如图2所示。

图中C₁为主电容，又称冲击电容，它相当于各级串联后的总电容，即;C₂为负荷电容，即C₂=C₀，它包括调波电容、试品电容、测量设备（分压器）电容及联线等寄生电容;G 代表控制放电的球隙;R_f和R_t分别为波头电阻和波尾电阻，它们相当于各级r_f和r_t的总和，即R_f=nr_f，R_t=nr_t；U₁为充电电压，它相当于各级串联后的总电压，即U₁=nV；U₂为输出电压，即所需的冲击电压。此等值电路相当于单级冲击电压发生器的电路。根据电路分析，输出电压U₂(t)为一双指数函数

　　 _τ1>>_τ2

参考此分析解，并根据实际经验，冲击电压波形参数可按下式作近似估计：

波前时间

半峰值时间

T₂≈0.69Rt(C₁+C₂)

效率

冲击电压发生器输出电压幅值V_2m与充电电压пV 之比称作发生器的效率η，即

η=(V_2m /nV)×100％

对雷电冲击波，η一般约80％；对操作冲击波，η有时仅60％。

冲击电压波形参数T₁(T_cr)、T₂及发生器效率η与回路结构和参数有关，均需通过实际调试进行调整和确定。

对于电力变压器等带有绕组的电力设备，通常还要求做雷电冲击截波试验。冲击电压发生器外接一截断间隙即可产生冲击截波。标准雷电截波是标准雷电冲击波经过2～5μs截断的波形。

冲击电压发生器是高电压试验室的基本试验设备之一。目前中国已建的冲击电压发生器最高额定电压为6MV，有的国家个别的高达10MV。