高電壓教學實驗裝置的製作方法
2023-05-12 19:17:16 2
專利名稱：高電壓教學實驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高電壓教學實驗裝置，用於普通高等院校電氣工程一級學科《高 電壓工程》等相關課程教學配套的實驗設備，屬於電工技術領域。
背景技術：
《高電壓工程》是高等院校電氣工程類三大專業課之一，具有很強的實踐性，實驗在 其中佔有很大的比重。操作方便、演示直觀的實驗設備是保證實驗效果，加深對理論知識 理解的一個重要因素。高壓實驗從電壓形式上劃分包括交流、直流、衝擊和截波四種主要形式。目前普遍採 用的實驗裝置是各自獨立分離的，這樣學生在同一個實驗中要施加不同的電壓類型時就需 要使用不同的場地和實驗裝置，導致操作複雜，設備利用率低，以及設備佔用空間大。發明內容本實用新型的目的是提出一種高電壓教學實驗裝置，可以在同一套設備上通過簡單地 更改必要的接線和元件即可實現交流、直流、衝擊和截波四種電壓波形的輸出和測量。 本實用新型提出的高電壓教學實驗裝置，包括調壓器，用於對輸入的工頻電壓進行調節，以得到符合實驗要求的低壓；試驗變壓器，用於對調壓器輸出的低壓升高為符合實驗要求的高壓，試驗變壓器與調壓器相連接；保護電阻，用於對實驗裝置的迴路進行限流保護，保護電阻與試驗變壓器相連接；單邊倍壓整流電路，用於將試驗變壓器輸出的交流高壓整流為直流高壓，單邊倍壓整 流電路與保護電阻相連接；電阻分壓器，用於對單邊倍壓整流電路輸出的直流高壓進行分壓，以輸出直流電壓信 號，電阻分壓器與單邊倍壓整流電路相連接；電容分壓器，用於將試驗變壓器輸出的交流高壓分壓為交流低壓，電容分壓器與保護 電阻相連接；雷電衝擊充、放電電路，用於根據試驗變壓器輸出的交流高壓產生標準雷電波形，雷 電衝擊充、放電電路串聯於保護電阻和電容分壓器之間；截波電路，用於將雷電衝擊充、放電電路產生的標準雷電波形截斷後產生截波，截波 電路串聯於雷電沖擊充、放電電路和電容分壓器之間。上述實驗裝置中的電容分壓器，由髙壓臂電容和低壓臂電容組成。高壓臂電容與低壓說明書第2/4頁臂電容互相串聯，高壓臂電容與保護電阻相連接，低壓臂電容接地，兩個電容之間輸出低 壓信號。上述實驗裝置中的單邊倍壓整流電路，由第一電容器、第二電容器、第一高壓矽堆、 第二高壓矽堆和限流電阻組成；所述的第一電容器一端與保護電阻相連，另一端與第一高 壓矽堆的正極和第二高壓矽堆的負極相連，所述的第二電容器的一端與第一高壓矽堆的負 極及限流電阻相連，另一端接地，第二高壓矽堆的正極接地，限流電阻的另一端與電阻分 壓器的高壓臂相連。上述實驗裝置中的電阻分壓器，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成；所述的高壓臂電阻 與低壓臂電阻互相串聯，髙壓臂電阻與限流電阻相連接，低壓臂電阻接地，兩個電阻之間 輸出低壓測試信號。上述實驗裝置中的電阻分壓器，雷電衝擊充、放電電路由第一高壓矽堆、第一電容器、 第二電容器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、球隙、點火球隙、點火箱、限流電阻、隔 離球隙、波頭電阻和波尾電阻組成；所述的第一高壓矽堆的一端與保護電阻相連，另一端 與第一電容器、第三電阻和點火球隙的公共點相連；所述的點火球隙的另一端接她，點火 箱與點火球隙相連；所述的第一電容器的另一端與第一電阻、第二電阻和球隙的公共點相 連，第一電阻的另一側接地，第二電阻的另一側與限流電阻和第二電容器的公共點相連， 點火球隙的另一側與第三電阻和第二電容器的公共點相連，限流電阻的另一側與隔離球隙 相連，隔離球隙的另一側與波頭電阻、波尾電阻的公共點相連，波尾電阻的另一側接地， 波頭電阻的另一側則與電容分壓器的高壓臂相連。上述實驗裝置中的電阻分壓器，截波電路包括截波延遲器和截波球隙；所述的截波延 遲器串連于波尾電阻和截波球隙之間，截波球隙一端接地，另一端與波頭電阻相連。本實用新型提出的實驗裝置具有操作簡單，配置靈活、佔低面積小等優點，其獨特的 積木式結構設計不僅大大增加了操作的靈活性，而且增強了學生的對各種波形發生器的感 性認識。
圖1本實用新型提出的實驗裝置的結構框圖。 圖2是本裝置用於交流實驗的原理接線圖。 圖3是本裝置用於直流實驗的原理接線圖。' 圖4是本裝置用於衝擊實驗的原理接線圖。 圖5本裝置用於截波實驗的原理接線圖。圖1 圖5中，l是工頻電源，2是調壓器，3是試驗變壓器，4是保護電阻，5是電 容分壓器高壓臂，6是電容分壓器低壓臂，7是第一電容器，8是第二電容器，9是第一高 壓矽堆，IO是第二高壓矽堆，ll是限流電阻，12是電阻分壓器高壓臂，13是電阻分壓器 低壓臂，14是第一電阻，15是第二電阻，16是球隙，17是第三電阻，18是點火球隙，19是點火箱，20是隔離球隙，21是波尾電阻，22是波頭電阻，23是截波球隙，24是截 波延遲器。
具體實施方式
本實用新型提出的高電壓教學實驗裝置，其結構框圖如圖l所示，包括-調壓器，用於對輸入的工頻電壓進行調節，以得到符合實驗要求的低壓； 試驗變壓器，用於對調壓器輸出的低壓升高為符合實驗要求的高壓，試驗變壓器與調 壓器相連接保護電阻，用於對實驗裝置的迴路進行限流保護，保護電阻與試驗變壓器相連接；單邊倍壓整流電路，用於將試驗變壓器輸出的交流高壓整流為直流高壓，單邊倍壓整 流電路與保護電阻相連接；電阻分壓器，用於對單邊倍壓整流電路輸出的直流高壓進行分壓，以輸出直流電壓信 號，電阻分壓器與單邊倍壓整流電路相連接；電容分壓器，用於將試驗變壓器輸出的交流高壓分壓為交流低壓，電容分壓器與保護 電阻相連接；雷電衝擊充、放電電路，用於根據試驗變壓器輸出的交流高壓產生標準雷電波形，雷 電衝擊充、放電電路串聯於保護電阻和電容分壓器之間；截波電路，用於將雷電衝擊充、放電電路產生的標準雷電波形截斷後產生截波，截波 電路串聯於雷電衝擊充、放電電路和電容分壓器之間。上述實驗裝置中的電容分壓器，由 高壓臂電容和低壓臂電容組成。高壓臂電容與低壓臂電容互相串聯，高壓臂電容與保護電 阻相連接，低壓脊電容接地，兩個電容之間輸出低壓信號。上述實驗裝置中的單邊倍壓整流電路，由第一電容器、第二電容器、第一高壓矽堆、 第二高壓矽堆和限流電阻組成；所述的第一電容器一端與保護電阻相連，另一端與第一高 壓矽堆的正極和第二高壓矽堆的負極相連，所述的第二電容器的一端與第一高壓矽堆的負 極及限流電阻相連，另一端接地，第二高壓矽堆的正極接地，限流電阻的另一端與電阻分 壓器的高壓臂相連。上述實驗裝置中的電阻分壓器，由高壓臂電阻和低壓臂電阻組成；所述的高壓臂電阻 與低壓臂電阻互相串聯，高壓臂電阻與限流電阻相連接，低壓臂電阻接地，兩個電阻之間 輸出低壓測試信號。上述實驗裝置中的電阻分壓器，雷電衝擊充、放電電路由第一高壓矽堆、第一電容器、 第二電容器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、球隙、點火球隙、點火箱、限流電阻、隔 離球隙、波頭電阻和波尾電阻組成；所述的第一高壓矽堆的一端與保護電阻相連，另一端 與第一電容器、第三電阻和點火球隙的公共點相連；所述的點火球隙的另一端接地，點火 箱與點火球隙相連；所述的第一電容器的另一端與第一電阻、第二電阻和球隙的公共點相 連，第一電阻的另一側接地，第二電阻的另一側與限流電阻和第二電容器的公共點相連， 點火球隙的另一側與第三電阻和第二電容器的公共點相連，限流電阻的另」側與隔離球隙 相連，隔離球隙的另一側與波頭電阻、波尾電阻的公共點相連，波尾電阻的另一側接地， 波頭電阻的另一側則與電容分壓器的高壓臂相連。上述實驗裝置中的電阻分壓器，截波電路包括截波延遲器和截波球隙；所述的截波延 遲器串連于波尾電阻和截波球隙之間，截波球隙一端接地，另一端與波頭電阻相連。本實用新型提出的試驗裝置，當用於交流實驗時，其接線圖如圖2所示，包括調壓器、 試驗變壓器、保護電阻和電容分壓器。其工作過程是，工頻輸入經調壓器調節，得到符合 實驗要求的低壓；該低壓經試驗變壓器升高為符合實驗要求的高壓，保護電阻對實驗裝置 的迴路進行限流保護，高壓經電容分壓器分壓後輸出低壓信號。本實用新型提出的試驗裝置，當用於直流實驗時，其接線圖如圖2所示，包括調壓器、 試驗變壓器、保護電阻、單邊倍壓整流電路和電阻分壓器，其工作過程是，工頻輸入經調 壓器調節，得到符合實驗要求的低壓；該低壓經試驗變壓器升高為符合實驗要求的髙壓， 保護電阻對實驗裝置的迴路進行限流保護，高壓經單邊倍壓整流電路整流後成為高壓直 流，再經電阻分壓器分壓後輸出低壓直流信號。
本實用新型提出的試驗裝置，當用於衝擊實驗時，其接線圖如圖4所示，包括調壓器、 試驗變壓器、保護電阻、雷電衝擊充、放電電路和電容分壓器，其工作過程是，工頻輸入 經調壓器調節，得到符合實驗要求的低壓；該低壓經試驗變壓器升高為符合實驗要求的高 壓，保護電阻對實驗裝置的迴路進行限流保護，高壓經雷電衝擊充、放電電路後產生雷電 衝擊高壓，該高壓經電容分壓器分壓後輸出低壓信號。本實用新型提出的試驗裝置，當用於截波實驗時，其接線圖如圖5所示，包括調壓器、 試驗變壓器、保護電阻、雷電衝擊充、放電電路、截波電路和電容分壓器，其工作過程是， 工頻輸入經調壓器調節，得到符合實驗要求的低壓；該低壓經試驗變壓器升高為符合實驗 要求的高壓，保護電阻對實驗裝置的迴路進行限流保護，高壓經雷電衝擊充、放電電路後 產生雷電衝擊高壓，該衝擊高壓經截波電路後產生截波高壓，該高壓經電容分壓器分壓後 輸出低壓信號。
權利要求1、一種高電壓教學實驗裝置，其特徵在於該裝置包括調壓器，用於對輸入的工頻電壓進行調節，以得到符合實驗要求的低壓；試驗變壓器，用於對調壓器輸出的低壓升高為符合實驗要求的高壓，試驗變壓器與調壓器相連接；保護電阻，用於對實驗裝置的迴路進行限流保護，保護電阻與試驗變壓器相連接；單邊倍壓整流電路，用於將試驗變壓器輸出的交流高壓整流為直流高壓，單邊倍壓整流電路與保護電阻相連接；電阻分壓器，用於對單邊倍壓整流電路輸出的直流高壓進行分壓，以輸出直流電壓信號，電阻分壓器與單邊倍壓整流電路相連接；電容分壓器，用於將試驗變壓器輸出的交流高壓分壓為交流低壓，電容分壓器與保護電阻相連接；雷電衝擊充、放電電路，用於根據試驗變壓器輸出的交流高壓產生標準雷電波形，雷電衝擊充、放電電路串聯於保護電阻和電容分壓器之間；截波電路，用於將雷電衝擊充、放電電路產生的標準雷電波形截斷後產生截波，截波電路串聯於雷電衝擊充、放電電路和電容分壓器之間。
2、 如權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於所述的電容分壓器由高壓臂電容和低 壓臂電容組成；所述的高壓臂電容與低壓臂電容互相串聯，高壓臂電容與保護電阻相連接， 低壓臂電容接地，兩個電容之間輸出低壓信號。
3、 如權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於所述的單邊倍壓整流電路由第一電容 器、第二電容器、第一高壓矽堆、第二高壓矽堆和限流電阻組成；所述的第一電容器一端 與保護電阻相連，另一端與第一高壓矽堆的正極和第二高壓矽堆的負極相連，所述的第二 電容器的一端與第一高壓矽堆的負極及限流電阻相連，另一端接地，第二高壓矽堆的正極 接地，限流電阻的另一端與電阻分壓器的高壓臂相連。
4、 如權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於所述的電阻分壓器由高壓臂電阻和低 壓臂電阻組成；所述的高壓臂電阻與低壓臂電阻互相串聯，高壓臂電阻與限流電阻相連接， 低壓臂電阻接地，兩個電阻之間輸出低壓測試信號。
5、 如權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於所述的雷電衝擊充、放電電路由第一 高壓矽堆、第一電容器、第二電容器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、球隙、點火球隙、 點火箱、限流電阻、隔離球隙、波頭電阻和波尾電阻組成；所述的第一高壓矽堆的一端與 保護電阻相連，另一端與第一電容器、第三電阻和點火球隙的公共點相連；所述的點火球 隙的另一端接地，點火箱與點火球隙相連；所述的第一電容器的另一端與第一電阻、第二 電阻和球隙的公共點相連，第一電阻的另一側接地，第二電阻的另一側與限流電阻和第二 電容器的公共點相連，點火球隙的另一側與第三電阻和第二電容器的公共點相連，限流電2阻的另一側與隔離球隙相連，隔離球隙的另一側與波頭電阻、波尾電阻的公共點相連，波 尾電阻的另一側接地，波頭電阻的另一側則與電容分壓器的高壓臂相連。
6、如權利要求1所述的實驗裝置，其特徵在於所述的截波電路包括截波延遲器和截波 球隙；所述的截波延遲器串連于波尾電阻和截波球隙之間，截波球隙一端接地，另一端與 波頭電阻相連。
專利摘要本實用新型涉及一種高電壓教學實驗裝置，包括屬於電工技術領域。包括用於對輸入工頻電壓進行調節的調壓器；用於將低壓升高為高壓的試驗變壓器；用於對實驗裝置的迴路進行限流保護的保護電阻；用於將交流高壓整流為直流高壓的單邊倍壓整流電路；用於對直流高壓進行分壓，以輸出直流電壓信號的電阻分壓器；用於將交流高壓分壓為交流低壓的電容分壓器；用於根據交流高壓產生標準雷電波形的雷電衝擊充、放電電路；用於將標準雷電波形截斷後產生截波的截波電路。本實用新型提出的實驗裝置具有操作簡單，配置靈活、佔低面積小等優點，其獨特的積木式結構設計不僅大大增加了操作的靈活性，而且增強了學生的對各種波形發生器的感性認識。
文檔編號G09B23/18GK201051335SQ20072016949
公開日2008年4月23日 申請日期2007年6月29日 優先權日2007年6月29日
發明者周遠翔, 徐光寶, 嶸 曾, 梁曦東, 高勝友 申請人:清華大學