CN103123379B - 一种高压放电试验仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压放电试验仪，其创新点在于：主要包括由高频脉冲发生器和升压组件组成的高压发生器、电压取样电路与RC回路组合、放电机构、机电控制电路。升压组件由特殊结构设计的多级一次升压电路并巧妙地与待试验样品采用分体的方式，无需在试验时封装成一个整体，降低试验成本，提高效率；电压取样电路与RC回路组合能够实时取得放电初始电压设定以及放电过程中电压的变化状态，用于提供实时显示观测；机电控制电路能够完成放电试验所需的各项功能控制，高压电源跌落保护单元可确保放电试验失效后的及时切断，不但大大加强了设备的安全性能，还确保样品失效的真实状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种放电试验仪，特别涉及一种针对有抗浪涌冲击和耐放电要求的一体化FBT和霓虹灯用抗浪涌型高压硅堆性能试验的高压放电测试仪。
背景技术
高压放电试验仪广泛应用于高压相关材料和元器件，如绝缘漆包线、高压电容、高压硅堆（或称高压二极管）、其它绝缘材料的检测。
目前使用的传统型高压硅堆放电试验仪通常是将待试验硅堆预先装入FBT并用环氧树脂封装成一整体（一体化FBT），通过高频脉冲发生器的驱动而产生放电所需的高压。该种方式的缺点是：每试验都要先预制FBT和上述所说的一体化过程，而且放电失效后的样品须先解剖FBT才可再行检测分析，非常费时也不经济。另外，放电过程中一旦出现失效需要入工干预切断高压并观察记录放电次数，自动化程度差。由于没有自动保护功能，易造成高压发生器的损毁。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效率、低成本且具有自动保护功能的高压放电试验仪。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高压放电试验仪，其创新点在于：主要包括由高频脉冲发生器和升压组件组成的高压发生器、电压取样电路与RC回路组合、放电机构、机电控制电路， 高频脉冲发生器，通过高频脉冲发生电路，将市电转换成高频脉冲电源；升压组件主要包括一体化回扫变压器、待试样品夹具、绝缘介质箱，一体化回扫变压器由高频脉冲发生器驱动，待试样品夹具设置在一体化回扫变压器外，待试样品夹具具有两个用于夹住待试高压二极管引线的接线端，待该接线端连接在一体化回扫变压器的二次线圈中，从而形成一个完整的分体式升压电路；一体化回扫变压器、待试样品夹具置于浸满绝缘油的绝缘介质箱中；电压取样电路与RC回路组合：由高频脉冲发生器驱动升压组件产生的直流高压加载在电压取样电路中，由电压取样电路实时取得升压组件中的放电初始电压设定以及放电过程中电压的变化状态，并输出提供实时显示观测；RC回路设置在升压组件中用于模拟CRT的特征参数，此模拟的放电过程与CRT放电过程主要特征相同；放电机构，包括放电球、机械臂、绝缘底座和同步电机，绝缘底座中心设置升压组件的直流高压输出端，绝缘底座正上方设置可在垂直平面内转动的机械臂，机械臂由同步电机驱动旋转，放电球设置在机械臂的顶端，放电球通过机械臂与升压组件的接地端电连接；机电控制电路，包括同步电机转动控制电路、同步电机速度控制电路、放电计数电路，同步电机转动控制电路用于控制同步电机启动、停止和点动，同步电机速度控制电路用于控制同步电机的转速，放电计数电路用于检测并显示旋转臂转动次数的放电计数电路。
进一步的，所述机电控制电路还包括高压电源跌落保护单元，高压电源跌落保护单元可接受电压取样电路的电压信号，并与预置电压设定值对比进行同步电机和高频脉冲发生器电源的自动切断、报警。
本发明的优点在于：经高频脉冲发生电路，将市电转换成高频脉冲电源；升压组件由特殊结构设计的多级一次升压电路并巧妙地与待试验样品采用分体的方式，构成用于将高频脉冲功率电源转换成接入负载的直流高压电源，无需在试验时封装成一个整体，降低试验成本，提高效率；电压取样电路与RC回路组合能够实时取得放电初始电压设定以及放电过程中电压的变化状态，用于提供实时显示观测；装置内的RC回路是模拟CRT的特征参数，以保证此模拟的放电过程与CRT放电过程的非常近似，确保试验的准确性；机电控制电路能够完成放电试验所需的各项功能控制，其中的高压电源跌落保护单元可确保放电试验失效后的及时切断，不但大大加强了设备的安全性能，还确保样品失效的真实状态。
附图说明
图1为本发明高压放电试验仪电路方框图。
图2为本发明高压放电试验仪中升压组件结构示意图。
图3为本发明高压放电试验仪中放电机构结构示意图。
图4为本发明高频脉冲发生器的电路原理图。
图5为本发明升压组件以及电压取样电路与RC回路组合的电路原理图。
图6为本发明机电控制组电路的电路原理图。
图7为本发明高压电源跌落保护单元电路原理图。
具体实施方式
图1为本发明高压放电试验仪的电路方框图，该高压放电试验仪包括高压发生器、电压取样电路与RC回路组合3、放电机构4、机电控制电路5。
高压发生器由高频脉冲发生器1、升压组件2两部分组成。其产生的直流试验高压一方面加载至电压取样电路与RC回路组合3，另一方面又加载至放电机构4，从而组成一个完整的放电试验系统。
具体的：高频脉冲发生器1，通过高频脉冲发生器1将市电转换成高频脉冲电源并输出；如图2所示，升压组件2主要包括一体化回扫变压器21、待试样品夹具22、绝缘介质箱23，一体化回扫变压器21由高频脉冲发生器驱动，待试样品夹具22设置在一体化回扫变压器21外，待试样品夹具22具有两个用于夹住待试高压二极管引线的接线端，待该接线端连接在一体化回扫变压器21的二次线圈中，从而形成一个完整的分体式升压电路；一体化回扫变压器21、待试样品夹具22置于浸满绝缘油的绝缘介质箱23中。
电压取样电路与RC回路组合3：由高频脉冲发生器2驱动升压组件产生的直流高压加载在电压取样电路中，由电压取样电路实时取得升压组件中的放电初始电压设定以及放电过程中电压的变化状态，并输出提供实时显示观测；RC回路设置在升压组件中用于模拟CRT的特征参数，此模拟的放电过程与CRT放电过程主要特征相同。
如图3所示，放电机构4，包括放电球41、机械臂42、绝缘底座43和同步电机，绝缘底座43中心设置升压组件的直流高压输出端，绝缘底座43正上方设置可在垂直平面内转动的机械臂42，机械臂42由同步电机驱动旋转，放电球41设置在机械臂42的顶端，放电球41通过机械臂42与升压组件2的接地端电连接。
机电控制电路5，包括同步电机转动控制电路、同步电机速度控制电路、放电计数电路，同步电机转动控制电路用于控制同步电机启动、停止和点动，同步电机速度控制电路用于控制同步电机的转速，放电计数电路用于检测并显示旋转臂转动次数的放电计数电路。
图4为高压放电试验仪的高频脉冲发生器电路原理图。
高频脉冲发生器1：
由桥式整流及相关IC电路将市电（220VAC/50HZ）转换成并稳压为+5V，+12V，+B电源。其中：+5V电源用于“高压/负载电流”的数字显示电路； +12V和+B电源用于高频脉冲的产生和驱动，形成功率脉冲；+12V又用于自动补偿控制电路。高频脉冲的产生由555集成电路及外围RC组成自激式脉冲振荡电路，并通过由三极管Q201、变压器T1、三极管Q202、电感线路L等外围电路形成功率脉冲。
具体的：变压器TR1、二极管D101~D112、电容C101~C112、集成稳压电路U101~102、三极管Q101~Q102、稳压管DW、可变电阻等组成+5V、+12V、+B稳压电源用于向高频脉冲发生电路1供电。另外，VR101对（+电源）放电高压进行调节。
电阻R201~202、二极管D201、集成稳压电路U201、电容C201~202等组成自激式脉冲振荡电路，通过改变电阻R201、电阻R202、电容C201可改变脉冲的占空比和脉冲周期，本电路选取占空比（脉宽与间隔）为1：2，周期为50μS。
R203~R209、C204~C208、D202~D203、三极管Q201~Q202、变压器T1、电感L以及FBT等电路对前级来的脉冲驱动形成率脉冲。
图5为本发明升压组件以及电压取样电路与RC回路组合的电路原理图。
此升压组件2中的特殊结构设计的多级一次升压FBT，将其中的“-2”工位用电极引出接入待试样品夹具（FBT 中“-2”工位所产生的浪涌脉冲电压是所有工位中最高的），与外接待试验硅堆HVD组成分体式升压电路，其中待试验硅堆HVD即待试验的高压二极管。
另外高压也同时加至HVR1~HVR4、HVC组成电压取样电路与RC回路组合3，实时取得放电初始电压设定以及放电过程中电压的变化状态，用于提供实时显示观测； RC回路是模拟CRT的特征参数。
如图6所示，通过机电控制电路5中的K1、QA、DA、TA、RY1、RY2、COUNT、AC MOTOR、COUNTER、SPEAKER完成放电球的旋转速率与计数控制以及自动切断保护的执行。
高压电源跌落保护单元6属于机电控制电路5，其可接受电压取样电路的电压信号，并与预置电压设定值对比进行同步电机和高频脉冲发生器1电源的自动切断、报警。
具体的：如图7所示，电压取样电路检测到的取样电压信号通过运算放大器U2A、 U2B和稳压管DW1、电阻R302~R305、电容C302等组成的放大、比较器电路，将取样的电压与预置电压设定值比较，一旦低于预置电压设定值（表明放电试验样品失效，高压跌落），控制电阻R306和三极管Q301、继电器RY1、鸣响器SPEAKER构成的报警切断电路，达到自动保护的目的，防止样品的进一步的损坏，保护放电仪。
Claims (2)
1.一种高压放电试验仪，其特征在于：主要包括由高频脉冲发生器和升压组件组成的高压发生器、电压取样电路与RC回路组合、放电机构、机电控制电路；
高频脉冲发生器，通过高频脉冲发生电路，将市电转换成高频脉冲电源；
升压组件主要包括一体化回扫变压器、待试样品夹具、绝缘介质箱，一体化回扫变压器由高频脉冲发生器驱动，待试样品夹具设置在一体化回扫变压器外，待试样品夹具具有两个用于夹住待试高压二极管引线的接线端，待该接线端连接在一体化回扫变压器的二次线圈中，从而形成一个完整的分体式升压电路；一体化回扫变压器、待试样品夹具置于浸满绝缘油的绝缘介质箱中；
电压取样电路与RC回路组合：由高频脉冲发生器驱动升压组件产生的直流高压加载在电压取样电路中，由电压取样电路实时取得升压组件中的放电初始电压设定以及放电过程中电压的变化状态，并输出提供实时显示观测；RC回路设置在升压组件中用于模拟CRT的特征参数，此模拟的放电过程与CRT放电过程主要特征相同；
放电机构，包括放电球、机械臂、绝缘底座和同步电机，绝缘底座中心设置升压组件的直流高压输出端，绝缘底座正上方设置可在垂直平面内转动的机械臂，机械臂由同步电机驱动旋转，放电球设置在机械臂的顶端，放电球通过机械臂与升压组件的接地端电连接；
机电控制电路，包括同步电机转动控制电路、同步电机速度控制电路、放电计数电路，同步电机转动控制电路用于控制同步电机启动、停止和点动，同步电机速度控制电路用于控制同步电机的转速，放电计数电路用于检测并显示旋转臂转动次数的放电计数电路。
2.根据权利要求1所述的高压放电试验仪，其特征在于：所述机电控制电路还包括高压电源跌落保护单元，高压电源跌落保护单元可接受电压取样电路的电压信号，并与预置电压设定值对比进行同步电机和高频脉冲发生器电源的自动切断、报警。
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