CN203025311U

CN203025311U - 一种气体放电管直流击穿电压测量装置

Info

Publication number: CN203025311U
Application number: CN 201320012158
Authority: CN
Inventors: 李祥超; 王成芳; 张鹏; 孙自胜
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2023-01-10

Abstract

本实用新型提供一种气体放电管直流击穿电压测量装置，该装置主要用于对气体放电管的测量和气体放电管结构的电涌保护器的测试。该装置包括分别与气体放电管连接的高压电源和测量电路，测量电路的控制端与高压电源连接。

Description

一种气体放电管直流击穿电压测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体放电管直流击穿电压测量装置，属雷电科学与技术领域。

背景技术

线路瞬态放电经常发生在通讯线路、控制线路及供电电网线中的一种异常现象。大多数是由于雷电闪击时，雷电的静电感应和雷电的电磁感应产生的。它给通讯设备及各种电子设备的安全工作带来了极大的危害，严重时将导致设备的瘫痪和发生人身伤亡事故。具有大通流和快速反应能力等优点的气体放电管可为设备安全运行提供保障，放电管是一个两边封有金属材料，中间一段为陶瓷，内部充有惰性气体的密封式式绝缘体，电极从两片金属片上引出。分为2级，3级式或多级放电管。放电管的工作特点是：为外加电压低于它的击穿电压值时，极间处于高阻状态，而当电压超过此值时极间变为导通的导体，电压消失后，恢复初始状态。

放电管的电参数较多，常用的有击穿电压，横向电压，延迟电压，恢复时间，极间绝缘电阻，极间电容，冲击耐受能力，耐交流电流能力等。直流击穿电压值是衡量气体放电管性能指标的主要参数之一，实际测量中，为了尽可能降低放电管击穿时电极表面状态的影响，放电电流限制在5~15毫安范围内，且持续时间越短越好，因此判断气体放电管从高阻状态转为低阻状态的判据准确测量气体放电管的击穿电压至关重要，电路设备中采用电磁感应原理的方法。放电管直流击穿电压测量时，使用的直流电压上升速率为：100v/s或1000v/s的电压。放电管在实验前应在黑暗中静置24小时，并且整个实验过程中始终置于黑暗环境中。作为气体放电管的实际应用测量中，一般在日常工作环境条件下测量也能够体现本放电管的性能。气体放电管目前主要作为防雷器件之一，广泛的应用于电涌保护中，对于气体放电管结构电涌保护器的检测直流击穿电压值是电涌保护器的性能指标中主要技术参数之一。

发明内容

本实用新型提供一种气体放电管直流击穿电压测量装置，该装置主要用于对气体放电管的测量和气体放电管结构的电涌保护器的测试。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种气体放电管直流击穿电压测量装置，该装置包括分别与气体放电管连接的高压电源（100v/s、1000v/s）和测量电路，测量电路的控制端与高压电源连接。

所述高压电源（100v/s、1000v/s）主要由正弦发生器、压控放大器、功率放大器，升压变压器，整流滤波电路，100v/s和1000v/s控制电器组成。

所述测量电路主要由电磁感应线圈T₂、运算放大器及比较器构成。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、本实用新型测量系统对50V~5000V的气体放电管的直流击穿电压测量时，系统响应时间约为3us。

2、利用电磁感应的原理设计电磁感应的方法提取放电管击穿瞬时产生的电流脉冲作为放电管由高阻状态转变为低阻状态的判据。

3、稳态击穿电流为5mA符合放电管的测量标准，对放电管的性能参数影响小。

4、电路设计中，高压源的设计采用压控增益放大器，输出电压精度高，线性较好。

5、设备的测量误差小，操作方便安全，测量精度高等。

6、设备性能稳定，测量一致性较好。

附图说明

图1为放电管直流击穿电压测量装置原理方框图。

图2为100v/s、1000v/s高压电源原理方框图。

图3为正弦波发生器原理图。

图4压控放大器与控制电路图。

图5为功率放大器及升压变压器电路图。

图6为整流滤波电路图。

图7为测量电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的放电管直流击穿电压测量装置主要由100v/s、1000v/s高压电流（说明高压电源可以有两档100v/s和1000v/s）与测量电路组成，100v/s、1000v/s高压电流主要产生100v/s、1000v/s的直流电压，电压范围为：0~10kV，电流为20mA，测量电路主要作用是判断气体放电管从高阻状态到低阻状态的判定，要求放电管中的电流为5~15mA范围内，高压源停止给气体放电管供电，记录气体放电管的两端的电压，该电压为放电管的直流击穿电压值。

1、100v/s、1000v/s高压电源

100v/s、1000v/s高压电源原理方框图如图2所示，主要由正弦发生器的和压控放大器、功率放大器，升压变压器，整流滤波电路，100v/s、1000v/s控制电器组成，工作过程是正弦波发生器产生1kHz的正弦波减压控放大器放大，压控放大器的增益由100v/s、1000v/s控制电路控制，20dB范围，经功率放大器放大后，升压变压器作为功率放大器的负载，初次的匝数比为1：500，最高电压输出均为10千欧姆，经整流滤波电路输出为100v/s、1000v/s的直流电压，最大输出为10千欧姆。

①．正弦波发生器

正弦波发生器如图3所示，该电源工作的简单电桥振荡电路，其振荡频率为110Hz，运行放大器采用BP27。

②．压控放大器及控制电路：

压控放大器及控制电路如图4所示，电容C与电阻R主要构成控制电路，实际上RC充电电路回路，控制RC时间常数即可改变输出电压的频率，压控放大器的由场效应管D及运算放大器LM358构成，场效应管D相当于电子电路器，栅极电压的大小，使漏极与源极的电阻改变，从而改变V_i的大小输出电压的大小也随之改变，相对的改变了整个电路的增益。

③功率放大器及升压变压器

功率放大器及升压变压器，如图5所示，功率器Q₁和Q₂栅极输入功率为正弦波信号，Q₁与Q₂两个场效应管交替导通，通过升压变压器T在升压器的次级端输出高压。

④、整流滤波电路

如图6所示，整流滤波电路主要由D₁~D₄整流硅，电流为1A，电压为10kV，及10kV/10uF的高压电容组成。

2.测量电路

测量电路如图7所示，主要由电磁感应线圈T₂、运算放大器LM358及前段比较器构成，输出的控制信号去控制压控放大器停止输出。电路工作过程为下：当气体放电管击穿时，主回路产生瞬时电流脉冲，线圈T₂初级感应瞬时电流脉冲，而后续稳态电流不能激励线圈TVS将线圈次级感应的电压限制在5V范围以内，隔直流电容C，将变化缓慢的直流信号滤除，而后经放大器及比较器输出控制信号，由于该装置中的线圈为微电流激励，为了尽可能大的传递能量，线圈应选择合适的铁芯材料，铁芯在高脉冲的有较高的磁导率、磁化电阻小，在线圈匝数不变的情况下，可以获得较大的磁化电感，取n₁/n₂=10，取n₁=100，n₂=10匝。

Claims

1.一种气体放电管直流击穿电压测量装置，其特征是：该装置包括分别与气体放电管连接的高压电源和测量电路，测量电路的控制端与高压电源连接。

2.根据权利要求1所述的气体放电管直流击穿电压测量装置，其特征是：所述高压电源主要由正弦发生器、压控放大器、功率放大器，升压变压器，整流滤波电路和控制电器组成。

3.根据权利要求1或2所述的气体放电管直流击穿电压测量装置，其特征是：所述测量电路主要由电磁感应线圈T₂、运算放大器及比较器构成。