CN101079584A - 模块化模拟高能量雷电大电流装置 - Google Patents
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Abstract
一种模块化模拟高能量雷电大电流装置，该装置包括整流电路和充电电路，充电电路中的充电电容，采用多个并联的高能比电容器，结构上按圆周均布设计，即圆桶式放电电极在圆的中心，自中心向外辐射式布设充电电容，每个电容通过电阻与中心的电极连接，电阻是可变的，采用低阻值，产生8us～20us功率脉冲，采用高阻值，产生10us～350us功率脉冲。本发明的优点为采用大电容量，多单元并联，圆周均布放电，高强度钨铜电极，实现了既可以产生8/20us雷电流，更换电阻后又可以产生10/350us雷电流，转换时间由1小时缩短为不足十分钟，放电电流稳定，电流能量和波形均符合要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟雷击产生8/20us、150KA和10/350us、35KA强电流/高功率脉冲能量装置，即可以产生脉冲波形参数为8/20us，峰值最大功率可达150KA和脉冲波形参数为10/350us，峰值最大功率可达35KA的脉冲雷电。
背景技术
随着人们对雷击现象研究的不断深入，迫切需要一种能够模拟雷击现象的装置。目前工程应用最为广泛且可行的方法是通过直流高电压装置对电容器组进行充电，然后通过高电压电极触发放电，控制高电压能量放电参数，得到标准雷电电流波形。研究领域和工程应用的深入发展，对雷电脉冲装置的要求不断提高，不但要求能够输出8/20us脉冲雷电流，还能够输出10/350us脉冲直击雷电流。
目前研究的模拟电装置，是采用Crowbar放电原理，使用两套装置互相配合，以产生8/20us雷电流时采用一套装置，产生10/350us直击雷电流时转化添加另外一套装置。这样的设备投资大，技术复杂，产生的雷电流适合于放电间隙等产品，不适合于应用广泛的氧化锌产品，而且Crowbar放电原理受空气温度和湿度影响，存在着成功率的问题，不适合广大防雷产品生产厂家和检测机构的应用。
现有Crowbar放电技术主要存在以下技术不足：(1)设备操作复杂：要产生10/350us雷电流波形，必须同时采用两套设备联合动作，动作同步时间为10us左右。操作人员稍有不慎或者外界环境变化，即难以成功。(2)投资巨大：这样一套设备投资动辄百万，国内进口两套设备，单价都在四五百万以上。(3)输出雷电流应用仅限于空气间隙，而对于工程领域中应用更为广泛的金属氧化物压敏器件则不能够应用。
发明内容
本发明的技术问题是要提供一种用同一套设备只需更换电阻就可产生8/20us功率脉冲和10/350us功率脉冲的模块化模拟高能量雷电大电流装置。
为了解决以上的技术问题，本发明提供一种模块化模拟高能量雷电大电流装置，该装置包括整流电路和充电电路，所述的充电电路中的充电电容，采用高能比电容器，该电容器由多个并联，结构上按圆周均布设计，即圆桶式放电电极在圆的中心，自中心向外辐射式布设充电电容，每个电容通过电阻与中心的放电电极连接。以高能比电容器为能量基本单元，由于单元能量一般不满足高能量大电流的需要，所以采取多组能量单元并联的方式，以增大输出的总能量。然而多组能量单元必须用金属导体连接，在高频率范围内，金属导体等效为电感，电流能量不同长度的金属导体上传导时间是不同的，本发明采取了圆周均布结构设计，并联能量放电过程中导致能量放电同步，而且该结构方式便于波形电阻安装，达到设备整体技术和结构的和谐。
所述的电阻是可变的，采用低阻值，产生8us～20us功率脉冲，采用高阻值，产生10us～350us功率脉冲。
本发明的优越功效在于：
1)同一套设备可以产生8/20us雷电流和10/350us雷电流的问题，方案简单可行，性价比高，性能稳定，应用范围不仅限于空气间隙，而是涵盖所有防雷器件。
2)采用大电容量，多单元并联，圆周均布放电，高强度钨铜电极和计算机同步控制等多项新技术，实现了既可以产生8/20us雷电流，更换电阻后又可以产生10/350us雷电流，转换时间由1小时缩短为不足十分钟，放电电流稳定，电流能量和波形均符合要求。
附图说明
图1为发明的结构示意图；
图2为本发明的电路原理图；
图3为本发明产生10/350us模拟雷电的电路原理图。
图中标号说明
1-电容器； 2-放电电极；
3-电阻。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
如图1本发明的结构示意图和图2本发明的电路原理图所示，本发明提供一种模块化模拟高能量雷电大电流装置，该装置包括整流电路和充电电路，所述的充电电路中的充电电容1，采用高能比电容器1，该电容器1由多个并联，结构上按圆周均布设计，即圆桶式放电电极2在圆的中心，自中心向外辐射式布设充电电容器1，每个电容器1通过电阻3与中心的放电电极2连接。以高能比电容器1为能量基本单元，由于单元能量一般不满足高能量大电流的需要，所以采取多组能量单元并联的方式，以增大输出的总能量。然而多组能量单元必须用金属导体连接，在高频率范围内，金属导体等效为电感，电流能量不同长度的金属导体上传导时间是不同的，本发明采取了圆周均布结构设计，并联能量放电过程中导致能量放电同步，而且该结构方式便于波形电阻安装，达到设备整体技术和结构的和谐。
所述的电阻3是可变的，采用低阻值，产生8us～20us功率脉冲，采用高阻值，产生10us～350us功率脉冲。本发明无须采用外部电感，即节省了部件费用，又使得结构设计简洁，达到一举三得的目的。
如图3本发明产生10/350us模拟雷电的电路原理图所示，10/350us能量控制是现行国际电工委员会标准要求之一，在直接雷测试点并联一个能量控制电阻Rp，改变Rp电阻大小，即可以控制波形尾部电流幅值，达到控制能量的目的。
本发明已经可以输出10/350us雷电流脉冲幅值达到35kA，应用于所有防雷器件和电涌保护器的测试，这在国内同类设备和公开资料中所未见的。同时可以输出8/20us雷电流峰值可达150kA。
Claims (2)
1、一种模块化模拟高能量雷电大电流装置，包括整流电路和充电电路，其特征在于：所述的充电电路中的充电电容，采用高能比电容器，该电容器由多个并联，结构上按圆周均布设计，即圆桶式放电电极在圆的中心，自中心向外辐射式布设充电电容，每个电容通过电阻与中心的放电电极连接。
2、按权利要求1所述的一种模块化模拟高能量雷电大电流装置，其特征在于：所述的电阻是可变的，采用低阻值，产生8us～20us功率脉冲，采用高阻值，产生10us～350us功率脉冲。
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