模塊化模擬高能量雷電大電流裝置的製作方法
2023-11-30 22:48:16 1
專利名稱：模塊化模擬高能量雷電大電流裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種模擬雷擊產生8/20us、150KA和10/350us、35KA強電流/高功率脈衝能量裝置，即可以產生脈衝波形參數為8/20us，峰值最大功率可達150KA和脈衝波形參數為10/350us，峰值最大功率可達35KA的脈衝雷電。
背景技術：
隨著人們對雷擊現象研究的不斷深入，迫切需要一種能夠模擬雷擊現象的裝置。目前工程應用最為廣泛且可行的方法是通過直流高電壓裝置對電容器組進行充電，然後通過高電壓電極觸發放電，控制高電壓能量放電參數，得到標準雷電電流波形。研究領域和工程應用的深入發展，對雷電脈衝裝置的要求不斷提高，不但要求能夠輸出8/20us脈衝雷電流，還能夠輸出10/350us脈衝直擊雷電流。
目前研究的模擬電裝置，是採用Crowbar放電原理，使用兩套裝置互相配合，以產生8/20us雷電流時採用一套裝置，產生10/350us直擊雷電流時轉化添加另外一套裝置。這樣的設備投資大，技術複雜，產生的雷電流適合於放電間隙等產品，不適合於應用廣泛的氧化鋅產品，而且Crowbar放電原理受空氣溫度和溼度影響，存在著成功率的問題，不適合廣大防雷產品生產廠家和檢測機構的應用。
現有Crowbar放電技術主要存在以下技術不足(1)設備操作複雜要產生10/350us雷電流波形，必須同時採用兩套設備聯合動作，動作同步時間為10us左右。操作人員稍有不慎或者外界環境變化，即難以成功。(2)投資巨大這樣一套設備投資動輒百萬，國內進口兩套設備，單價都在四五百萬以上。(3)輸出雷電流應用僅限於空氣間隙，而對於工程領域中應用更為廣泛的金屬氧化物壓敏器件則不能夠應用。
發明內容
本發明的技術問題是要提供一種用同一套設備只需更換電阻就可產生8/20us功率脈衝和10/350us功率脈衝的模塊化模擬高能量雷電大電流裝置。
為了解決以上的技術問題，本發明提供一種模塊化模擬高能量雷電大電流裝置，該裝置包括整流電路和充電電路，所述的充電電路中的充電電容，採用高能比電容器，該電容器由多個並聯，結構上按圓周均布設計，即圓桶式放電電極在圓的中心，自中心向外輻射式布設充電電容，每個電容通過電阻與中心的放電電極連接。以高能比電容器為能量基本單元，由於單元能量一般不滿足高能量大電流的需要，所以採取多組能量單元並聯的方式，以增大輸出的總能量。然而多組能量單元必須用金屬導體連接，在高頻率範圍內，金屬導體等效為電感，電流能量不同長度的金屬導體上傳導時間是不同的，本發明採取了圓周均布結構設計，並聯能量放電過程中導致能量放電同步，而且該結構方式便于波形電阻安裝，達到設備整體技術和結構的和諧。
所述的電阻是可變的，採用低阻值，產生8us～20us功率脈衝，採用高阻值，產生10us～350us功率脈衝。
本發明的優越功效在於1)同一套設備可以產生8/20us雷電流和10/350us雷電流的問題，方案簡單可行，性價比高，性能穩定，應用範圍不僅限於空氣間隙，而是涵蓋所有防雷器件。
2)採用大電容量，多單元並聯，圓周均布放電，高強度鎢銅電極和計算機同步控制等多項新技術，實現了既可以產生8/20us雷電流，更換電阻後又可以產生10/350us雷電流，轉換時間由1小時縮短為不足十分鐘，放電電流穩定，電流能量和波形均符合要求。
圖1為發明的結構示意圖；圖2為本發明的電路原理圖；圖3為本發明產生10/350us模擬雷電的電路原理圖。
圖中標號說明1-電容器；2-放電電極；3-電阻。
具體實施例方式
請參閱附圖所示，對本發明作進一步的描述。
如圖1本發明的結構示意圖和圖2本發明的電路原理圖所示，本發明提供一種模塊化模擬高能量雷電大電流裝置，該裝置包括整流電路和充電電路，所述的充電電路中的充電電容1，採用高能比電容器1，該電容器1由多個並聯，結構上按圓周均布設計，即圓桶式放電電極2在圓的中心，自中心向外輻射式布設充電電容器1，每個電容器1通過電阻3與中心的放電電極2連接。以高能比電容器1為能量基本單元，由於單元能量一般不滿足高能量大電流的需要，所以採取多組能量單元並聯的方式，以增大輸出的總能量。然而多組能量單元必須用金屬導體連接，在高頻率範圍內，金屬導體等效為電感，電流能量不同長度的金屬導體上傳導時間是不同的，本發明採取了圓周均布結構設計，並聯能量放電過程中導致能量放電同步，而且該結構方式便于波形電阻安裝，達到設備整體技術和結構的和諧。
所述的電阻3是可變的，採用低阻值，產生8us～20us功率脈衝，採用高阻值，產生10us～350us功率脈衝。本發明無須採用外部電感，即節省了部件費用，又使得結構設計簡潔，達到一舉三得的目的。
如圖3本發明產生10/350us模擬雷電的電路原理圖所示，10/350us能量控制是現行國際電工委員會標準要求之一，在直接雷測試點並聯一個能量控制電阻Rp，改變Rp電阻大小，即可以控制波形尾部電流幅值，達到控制能量的目的。
本發明已經可以輸出10/350us雷電流脈衝幅值達到35kA，應用於所有防雷器件和電湧保護器的測試，這在國內同類設備和公開資料中所未見的。同時可以輸出8/20us雷電流峰值可達150kA。
權利要求
1.一種模塊化模擬高能量雷電大電流裝置，包括整流電路和充電電路，其特徵在於所述的充電電路中的充電電容，採用高能比電容器，該電容器由多個並聯，結構上按圓周均布設計，即圓桶式放電電極在圓的中心，自中心向外輻射式布設充電電容，每個電容通過電阻與中心的放電電極連接。
2.按權利要求1所述的一種模塊化模擬高能量雷電大電流裝置，其特徵在於所述的電阻是可變的，採用低阻值，產生8us～20us功率脈衝，採用高阻值，產生10us～350us功率脈衝。
全文摘要
一種模塊化模擬高能量雷電大電流裝置，該裝置包括整流電路和充電電路，充電電路中的充電電容，採用多個並聯的高能比電容器，結構上按圓周均布設計，即圓桶式放電電極在圓的中心，自中心向外輻射式布設充電電容，每個電容通過電阻與中心的電極連接，電阻是可變的，採用低阻值，產生8us～20us功率脈衝，採用高阻值，產生10us～350us功率脈衝。本發明的優點為採用大電容量，多單元並聯，圓周均布放電，高強度鎢銅電極，實現了既可以產生8/20us雷電流，更換電阻後又可以產生10/350us雷電流，轉換時間由1小時縮短為不足十分鐘，放電電流穩定，電流能量和波形均符合要求。
文檔編號H02M9/00GK101079584SQ20071004340
公開日2007年11月28日 申請日期2007年7月3日 優先權日2007年7月3日
發明者臧緒運 申請人:上海萬譜電器有限公司