CN204142786U - 一种雷电阻尼振荡波发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种雷电阻尼振荡波发生器，包括连续可调直流高压形成模块、雷电阻尼振荡波形成模块、控制电路，所述连续可调直流高压形成模块包括相连的输出电压控制电路、高压形成电路，所述雷电阻尼振荡波形成模块包括依次相连的储能电容、高压真空开关、阻尼振荡波形成电路。高压形成电路在输出电压控制电路的控制下，使高压形成电路输出某一直流高压给储能电容进行充电；储能电容充电完成后，由控制电路输出控制信号，使高压真空开关闭合，储能电容停止充电；储能电容通过阻尼振荡波形成电路开始放电，在负载电阻上形成雷电阻尼振荡波。本实用新型可以外接数字存储器，能够直观地观察保护器件在阻尼振荡波作用下的电压和电流的波形。

Description

一种雷电阻尼振荡波发生器

技术领域

本实用新型涉及一种雷电阻尼振荡波发生器，属于雷电科学与技术领域。

背景技术

雷电作为常见的自然现象，雷电流的瞬态幅值变化较大，在空间会产生很强的电磁脉冲，由于电磁感应的原理，在一些线路中感应出暂态过电压，形成过电流沿着线缆传输，对线路中的一些电气设备造成损害。实测统计表明，由雷电在低压交流线路上引起的暂态过电压具有衰减振荡波形，且第一波的波头时间很短，第一个波的波头时间为0.5μs，其振荡主频率为100kHz，在半个周期内的幅值约以0.6倍的因子衰减。

目前，用于模拟雷电波形常用的有8/20μs、10/350μs、(1.2/50μs、8/20μs)组合波等波形，但是0.5μs/100kHz模拟雷电电压波的测试较小。在电力系统采用阻尼振荡波测量高压线缆的绝缘性能，在飞机上的空载设备，在检验电气和电子设备对暂态过电压抗耐冲击性能的实验用到阻尼振荡波，这些测试针对行业的规范要求进行测试。雷电波在线路中的传输形成的阻尼振荡波同样对线路的绝缘性能及线路中的电气设备造成危害。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种雷电阻尼振荡波发生器，模拟测试雷电阻尼振荡在线路中传输时对设备及其电气保护设备造成的损害及影响，用于模拟线路中雷电暂态过电压，检测线路中电气设备及电气保护装置的绝缘性能及耐受雷击的能力。本实用新型应用于防雷元器件性能的测试，可以外接数字存储器，能够直观地观察保护器件在阻尼振荡波作用下的电压和电流的波形，分析其保护效能。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供一种雷电阻尼振荡波发生器，包括连续可调直流高压形成模块、雷电阻尼振荡波形成模块、控制电路，所述雷电阻尼振荡波形成模块与连续可调直流高压形成模块相连，所述控制电路分别与连续可调直流高压形成模块、雷电阻尼振荡波形成模块相连，其中：

所述连续可调直流高压形成模块包括相连的输出电压控制电路、高压形成电路，用于输出连续可调的直流高压信号；

所述雷电阻尼振荡波形成模块包括依次相连的储能电容、高压真空开关、阻尼振荡波形成电路，用于形成雷电阻尼振荡波；

所述控制电路用于控制储能电容的充电和放电。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述输出电压控制电路为可调电位器。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述高压形成电路由高频振荡电路、升压电路构成，由直流电源为其供电。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述储能电容为脉冲放电电容。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述阻尼振荡波形成电路由串联的电阻和电感构成，与储能电容、高压真空开关构成RLC放电回路。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述电感为空芯线圈电感。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述控制电路为继电器自锁电路。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型电路结构设计简单，利用RLC放电回路，易于实现；

2、本实用新型的输出电压范围大，第一个周期输出电压范围为0～5kV，连续可调，振荡周期为8～10个，足以满足相关的测试要求；

3、本实用新型中的电感采用空芯线绕电感，具有分布杂散、电容小、不易出现饱和、电感量参数稳定的性能；

4、本实用新型具有工作性能稳定、操作安全、操作方便简单等特点。广泛应用于电气设备耐受雷电过电压能力的测试；

5、本实用新型的控制电路采用继电器自锁控制电路，电路工作性能稳定。

附图说明

图1是雷电阻尼振荡波发生器原理框图。

图2是连续可调直流高压形成电路的原理图。

图3是雷电阻尼振荡波形成电路的原理图。

图4是控制电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型设计一种雷电阻尼振荡波发生器，如图1所示，包括连续可调直流高压形成模块、雷电阻尼振荡波形成模块、控制电路，所述雷电阻尼振荡波形成模块与连续可调直流高压形成模块相连，所述控制电路分别与连续可调直流高压形成模块、雷电阻尼振荡波形成模块相连，其中：

所述连续可调直流高压形成模块包括相连的输出电压控制电路、高压形成电路，用于输出连续可调的直流高压信号；

所述雷电阻尼振荡波形成模块包括依次相连的储能电容、高压真空开关、阻尼振荡波形成电路，用于形成雷电阻尼振荡波；

所述控制电路用于控制储能电容的充电和放电。

本实用新型的一实施例中，连续可调直流高压形成模块的原理图如图2所示，由输出电压控制电路、高压形成电路构成。其中，高压形成电路由24V直流电源供电，其内部采用高频振荡、升压的原理，通过改变占空比来改变输出电压的变化；输出电压控制电路采用0～10kV可调电位器，其阻值为10kΩ，改变电位器中心抽头的位置，即可改变加到高压形成电路的电压，控制高压形成电路内部脉冲振荡电路的占空比，从而改变高压形成电路输出的直流高压的幅值。本实用新型中，高压形成电路的输出电压为0～10kV。

本实用新型的一实施例中，雷电阻尼振荡波形成电路的原理图如图3所示，雷电阻尼振荡波形成电路由储能电容、高压真空开关、阻尼振荡波形成电路构成。其中，储能电容采用耐压为20kV的脉冲放电电容C；高压真空开关采用耐压20kV、最大电流为10kA、由市电220V控制的高压器件K，具有导通时间短、无抖动、导通内阻小的特点，高压真空开关的导通与闭合受控制电路的控制；阻尼振荡波形成电路由电感L、电阻R串联组成，电阻R采用线绕无感大功率电阻，电感L为空芯线圈电感；在电阻R两端引出两端口，用于采集雷电阻尼振荡波。本实用新型中，电容C、电感L、电阻R的具体参数为：C＝40.5nF；电感L的绕制导线直径为2mm，采用在圆形骨架上进行密绕，L＝62.5μH；电阻R的功率为200W，阻值为2.5Ω。

雷电阻尼振荡波形成电路的工作过程为：首先给储能电容进行充电，当充电完成后，由控制电路触发高压真空开关，充电回路断开；然后电容C通过高压真空开关K、电感L及电阻R构成放电回路，在电阻R上输出雷电阻尼振荡波。

其中，形成雷电阻尼振荡波的原理是：当时，振荡产生，其后振幅将不断衰减，振荡频率由决定，称为阻尼系数，根据阻尼振荡波幅值衰减的快慢，通常引入δ，即对数减幅率雷电阻尼振荡波发生器的δ取值0.5。

本实用新型的一实施例中，控制电路的电路原理如图4所示，控制电路模块采用继电器构成的自锁电路，具有操作方便等特点。控制电路由继电器J1、继电器J2、继电器J3、高压真空开关的交流线圈J4、按键开关AN1、按键开关AN2、按键开关AN3构成。其中：按键开关AN1并联于继电器J1的第一路常开触头J1-1的两端，此并联电路一端接12V直流电源，另一端接继电器J1的输入端，继电器J1的输出端接继电器J2的第一路常闭触头J2-1的输入端，继电器J2的第一路常闭触头J2-1的输出端接继电器J3的第一路常闭触头J3-1的输入端，继电器J3的第一路常闭触头J3-1的输出端接地。按键开关AN2一端接12V直流电源，另一端接继电器J2的输入端，其输出端接地。按键开关AN3的一端接12V直流电源，另一端接继电器J3的输入端，其输出端接地。且继电器J1的第二路常开触头的输入端接24V直流电源，输出端接高压形成电路。继电器J3的第二路常开触头的输入端接220V的市电，输出端接J4的输入端，其输出端接地。本实用新型中，继电器采用线圈电压为12V、双路触发电路结构。

控制电路的工作过程为：按键开关AN1按下后，继电器J1通电，继电器J1的常开触头J1-1闭合，使按键开关AN1自锁，继电器J1的常开触头J1-2闭合，24V直流电源给高压形成电路提供能量，高压源对储能电容进行充电，当在充电过程中出现异常现象，按下按键开关AN2，充电停止，按下按键开关AN2后，继电器J2通电，继电器J2的常闭触头J2-1断开，继电器J1断电，J1-2断开，24V直流电源断开，停止给高压形成电路供电。当充电完成后，按下按键开关AN3，继电器J3通电，继电器J3的常闭触头J3-1断开，继电器J1断开，J1-2断开，充电回路断开，同时继电器J3的常开触头J3-2闭合，高压真空开关的线圈J4通电，高压真空开关K闭合，形成闭合的放电回路，在R上形成阻尼振荡波。下次测试重复上述操作过程，按下按键开关AN1充电，完成后再按下按键开关AN3。

本实用新型一种雷电阻尼振荡波发生器的一实施例的工作流程如下：

控制电路控制高压形成电路的直流电源接通，以及高压真空开关断开；在输出电压控制电路的控制下，高压形成电路输出直流高压信号，对储能电容C进行充电；控储能电容C充电完成后，控制电路控制高压真空开关闭合，储能电容C停止充电并通过阻尼振荡波形成电路开始放电，最终在负载电阻R上形成0.5μs/100kHz的雷电阻尼振荡波。

采用本实用新型的技术方案，通过调整本实用新型中各个器件的参数，即可形成各种波形的雷电阻尼振荡波。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1. 一种雷电阻尼振荡波发生器，其特征在于，包括连续可调直流高压形成模块、雷电阻尼振荡波形成模块、控制电路，所述雷电阻尼振荡波形成模块与连续可调直流高压形成模块相连，所述控制电路分别与连续可调直流高压形成模块、雷电阻尼振荡波形成模块相连，其中：

所述连续可调直流高压形成模块包括相连的输出电压控制电路、高压形成电路，用于输出连续可调的直流高压信号； 

所述雷电阻尼振荡波形成模块包括依次相连的储能电容、高压真空开关、阻尼振荡波形成电路，用于形成雷电阻尼振荡波；

所述控制电路用于控制储能电容的充电和放电。

2. 根据权利要求1所述的一种雷电阻尼振荡波发生器，其特征在于，所述输出电压控制电路为可调电位器。

3. 根据权利要求1所述的一种雷电阻尼振荡波发生器，其特征在于，所述高压形成电路由高频振荡电路、升压电路构成，由直流电源为其供电。

4. 根据权利要求1所述的一种雷电阻尼振荡波发生器，其特征在于，所述储能电容为脉冲放电电容。

5. 根据权利要求1所述的一种雷电阻尼振荡波发生器，其特征在于，所述阻尼振荡波形成电路由串联的电阻和电感构成，与储能电容、高压真空开关构成RLC放电回路。

6. 根据权利要求5所述的一种雷电阻尼振荡波发生器，其特征在于，所述电感为空芯线圈电感。

7. 根据权利要求1所述的一种雷电阻尼振荡波发生器，其特征在于，所述控制电路为继电器自锁电路。