第七章冲击电流发生器
冲击电流发生器
简介
简介
冲击电流发生器的应用已超出电力运行部门和电工制造部门，在核物理、加速器、激光等高新技术领域已得 到了广泛的应用，而且在这些部门对冲击电流的波形和幅值都比电力运行部门有更高的要求。针对发生器在电力 运行部门和其它领域的应用的不同要求，我们研究了多种波形冲击电流发生器的设计方法并研制了整套设备，这 样可减少投资、增加设备的利用率。特别是近年来氧化锌避雷器有逐渐取代传统碳化硅避雷器的趋势，且较传统 的几种波形又增加了几种新的波形的要求，因此研究多种波形冲击电流发生器更具有实用价值。
冲击电流发生器
检验电气设备耐受冲击电流稳定的能力
01 简介
目录
02 主要特点
03
方波冲击电流回路参 数的选择
04 的应用
05 总结
基本信息
冲击电流发生器主要用以检验电气设备耐受冲击电流稳定的能力，广泛应用于氧化锌避雷器阀片进行冲击电 流试验，也可以用于其它研究性试验。冲击电流发生器的应用已超出电力运行部门和电工制造部门，在核物理、 加速器、激光等高新技术领域已得到了广泛的应用，而且在这些部门对冲击电流的波形和幅值都比电力运行部门 有更高的要求。
总结
总结
a.采用微机控制的冲击电流发生器装置，实现多功能控制及试验过程自动化。可任意预置放电次数和重复率， 自动触发和记录放电次数，自动实现试品切换。主放电回路采用场畸变火花开关，具有工作电压范围宽，噪声小， 不需调节间隙距离等特点。
b.数字化测量系统，大大提高了测量波形光滑度和精确度 。
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方波冲击电流回路参数的选择
方波冲击电流回路参数的选择
为了使一台发生器也能产生方波冲击电流，听以在决定参数时也要考虑方波冲击电流情况：方波冲击电流的 产生可以采用已被充电的电缆对负载放电来形成，但要利用电缆产生高电压大电流持续时间长的方波电流是很困 难的，因此一般采用8-12链的人工线来产生，产生的方波较为接近电缆产生的方波，符合国标的要求 。
冲击电流发生器基本原理简述
冲击电流发生器基本原理简述冲击电流发生器是一种用来产生高电流瞬态的设备，它在多个领域中被广泛应用，如电力系统的过电压保护、电力电子装置的测试和故障模拟等。
本文将对冲击电流发生器的基本原理进行简述，以帮助读者更好地理解这一设备的工作原理。
首先，我们来了解一下什么是冲击电流。
冲击电流是指在电流波形中出现的暂时性高峰值，它具有高频率、宽带宽和短时间的特点。
冲击电流发生器的作用就是通过适当的电路设计和控制方法，产生出符合特定要求的冲击电流。
冲击电流发生器的基本原理可以概括为以下几个方面：1. 储能元件：冲击电流发生器通常采用储能元件，如电感和电容，来存储电能。
当触发条件满足时，储能元件会被释放并向负载注入能量，产生冲击电流。
2. 触发控制：为了使冲击电流发生器能够在需要的时候产生冲击电流，触发控制是必不可少的。
触发信号可以通过外部触发源或内部电路生成，触发条件可以是电流、电压或时间等参数的变化。
3. 能源管理：冲击电流发生器需要合适的能源管理方法来确保稳定和可靠的电源供应。
这可能涉及到电源选择、能量转换和储能元件的充放电控制等方面。
4. 输出控制：为了满足不同应用的需求，冲击电流发生器通常提供多种输出模式和参数设定。
输出控制可以包括冲击电流的幅值、频率、占空比等参数的调整和控制。
冲击电流发生器的工作原理基于这些基本原理，并结合具体的电路设计和控制策略，实现了高电流瞬态的产生。
通过适当选择和调整这些原理和参数，可以实现不同范围和形状的冲击电流波形。
在我的观点和理解方面，冲击电流发生器是一种非常重要的电力测试设备，它可以用来模拟各种电力系统的故障和异常情况，以验证电力设备的可靠性和稳定性。
通过调整冲击电流的参数和波形，可以模拟各种故障情况，如短路、过电流等，以便进行系统的保护和验证。
此外，冲击电流发生器还可以在电力电子装置的测试中发挥重要作用。
电力电子装置通常需要经受各种条件下的测试，以验证其性能和可靠性。
高电压技术习题及答案
第一章气体放电的基本物理过程一、选择题1) 流注理论未考虑的现象。
A．碰撞游离B．表面游离C．光游离D．电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以的出现为特征。
A．碰撞游离B．表面游离C．热游离D．光游离3) 电晕放电是一种。
A．自持放电B．非自持放电C．电弧放电D．均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为。
A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) ______型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为mg /cm2 。
A.≤0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.258) 以下哪种材料具有憎水性？A. 硅橡胶B.电瓷C. 玻璃D 金属二、填空题9) 气体放电的主要形式：、、、、10) 根据巴申定律，在某一PS 值下，击穿电压存在值。
11) 在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压。
12) 流注理论认为，碰撞游离和是形成自持放电的主要因素。
13) 工程实际中，常用棒－板或电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
14) 气体中带电质子的消失有、复合、附着效应等几种形式15) 对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是。
16) 沿面放电就是沿着表面气体中发生的放电。
17) 标准参考大气条件为：温度t C 20 0 = ，压力= 0 b kPa，绝对湿度30 h =11g /m18) 越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越______19) 等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上__________含量的一种方法20) 常规的防污闪措施有：爬距，加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。
第七章冲击电流发生器
L
≈ 1.48
m = LC ≈ 8.12
⇒ L = m / l ≈ 5.48(µH),
3. 查曲线得im’=0.62
C = ml ≈ 12(µF)
' U 0 = I m im ⋅ l = 54.5kV
二、已知回路参数（ L, C, U0 , R），求回路参数（ Tt/Tf, Im ） R C 由曲线查得Tf ’, Tt’ 1.计算α = 2 L
R1=Z，形成方波
I = U ( Z + R) = U ( L C + R)
二、电感的影响
第八章 冲击电流的测量
8-1概述
一、测量要求
测量内容：幅值、波形 要求：幅值测量的不确定度3%以内方法
分流器+示波器 罗戈夫斯基线圈+示波器
8-2 分流器
一、分流器的性能
第七章 冲击电流发生器
7-1 概述
用途 波形定义 指数波 表示：±（Tf/Tt )µs
100 90 im 50 10 0
Tf
Tt
t
IEC标准：（8/20)µs （1/20)µs （4/10)µs （10/350)µs （10/1000)µs
100 90
波形振荡
50
im
反极性振荡幅值<20%
10 0
T r C r C r C r C r C O
r=1~2Ω
T
D
r
r
r
电容器分组
O C C C C C C C C C
7-4 电流幅值和波形的调节
图解法求回路参数或波形参数 一、已知波形参数（Tt/Tf, R, Im），求回路参数（L, C, U0） 1. 求Tt/Tf 由曲线查得α，Tf ’, Tt’
简述冲击电流发生器的基本原理
简述冲击电流发生器的基本原理一、引言冲击电流发生器是一种广泛应用于电力系统故障检测和维护的设备。
其基本原理是利用高压电源产生高电压脉冲，通过变压器将脉冲放大，然后通过输出线圈将脉冲注入被测设备中，从而检测设备是否存在故障。
本文将详细介绍冲击电流发生器的基本原理。
二、高压电源冲击电流发生器中的高压电源是产生脉冲信号的核心部件。
其主要由以下几个组成部分组成：1.充电单元：充电单元主要负责将直流电源产生的直流信号转换为需要的脉冲信号。
2.放电单元：放电单元主要负责将充满能量的储能元件（如电容器）释放出来，形成高能量、短时间的脉冲信号。
3.控制单元：控制单元主要负责对充电和放电过程进行控制，确保输出信号符合要求。
三、变压器变压器是将高压信号传递到输出线圈中的关键部件。
其主要由以下几个组成部分组成：1.一次侧：一次侧主要接收高压信号，并将其传递到二次侧。
2.二次侧：二次侧主要将一次侧传递过来的高压信号进行放大，并输出到输出线圈中。
3.绝缘材料：绝缘材料主要起到隔离和保护作用，防止高压信号泄漏或产生电击等危险。
四、输出线圈输出线圈是将脉冲信号注入被测设备中的关键部件。
其主要由以下几个组成部分组成：1.导体：导体是输出线圈的主要构成部分，其负责将脉冲信号传递到被测设备中。
2.绝缘材料：绝缘材料起到隔离和保护作用，防止脉冲信号泄漏或产生电击等危险。
3.形状设计：形状设计是输出线圈的重要因素之一，不同形状的线圈会对脉冲信号产生不同的影响。
五、工作原理当冲击电流发生器开始工作时，充电单元会将直流电源转换为需要的脉冲信号，并将其送入放电单元。
放电单元会将储能元件中的能量释放出来，形成高能量、短时间的脉冲信号。
这个过程由控制单元进行控制，确保输出信号符合要求。
然后，这个脉冲信号会被传递到变压器中。
变压器会将高压信号传递到输出线圈中，并将其进行放大。
最后，输出线圈将脉冲信号注入被测设备中，从而检测设备是否存在故障。
六、应用领域冲击电流发生器在电力系统故障检测和维护中有着广泛的应用。
简述冲击电流发生器的基本原理
冲击电流发生器的基本原理冲击电流发生器（Impulse Current Generator）是一种用于模拟电网中发生冲击电流的装置，主要用于测试电力设备的抗冲击电流能力。
它可以输出高能量、高电压的短脉冲电流，可以产生对应的冲击电流波形，用于模拟雷击、开关操作等情况下的瞬态过电流。
基本组成冲击电流发生器主要由电源系统、蓄能电容系统、充电系统、放电系统和控制系统等部分组成。
1.电源系统：为冲击电流发生器提供稳定的电源电压，通常采用变压器变换电网电压。
2.蓄能电容系统：将电源系统供电的能量储存起来，以便之后释放。
3.充电系统：将电能从电源系统输入到蓄能电容系统，通常采用充电电阻和充电开关控制。
4.放电系统：将蓄能电容系统中储存的能量以冲击电流的形式输出，通常由放电开关和负载构成。
5.控制系统：控制冲击电流发生器的充电、放电过程，以及输出的波形特性。
工作原理冲击电流发生器的工作原理主要包括充电、放电和波形控制三个环节。
1. 充电充电是将电源系统提供的电能输入到蓄能电容系统中的过程。
充电过程主要由充电电阻和充电开关控制。
在工作开始时，充电电阻使充电电流逐渐升高，直到达到设定值。
充电电流的大小和时间可以根据需要进行调整。
当充电到达设定值时，充电开关会打开，停止电容的充电。
2. 放电放电是将蓄能电容系统中储存的电能以冲击电流的形式输出的过程。
放电过程主要由放电开关和负载构成。
放电开关负责将电容中的电能快速释放到负载中。
放电开关在工作时会导通，将电容的正极和负极直接连接到负载上。
电容的放电时间很短，一般在几微秒至几毫秒之间，这样可以产生一个高能量、高电压的冲击电流。
负载是冲击电流发生器输出电流的目标，通常是需要测试的电力设备。
负载的形式根据不同需求可以有多种，比如电阻、线圈、电感等。
3. 波形控制冲击电流发生器的波形控制是通过控制系统实现的。
波形控制主要包括冲击电流的波形特性和冲击参数的设定。
冲击电流的波形特性由充电和放电过程决定，可以通过控制电流的上升速度、蓄能电容的电压和容量等来调整波形。
第7章冲击电流发生器
3、非振荡波 1(R 2 L )
C
电流波形： i(t)
u
2 1
C e (t / LC ) sinh( L
2 1
t) LC
峰值时间： tm
LC
2 1
arctan h(
)
2 1
电流峰值： Im U
C e( / 2 1) arctan h( 2 1 / )
L
2 冲击电流发生器的基本原理
2 高压实验室的净空距离
净空距离是指高电压试验设备，测量装置和被试物相互之间及它们 对墙、天花板地和周围带电或不带电物体之间应有间隔距离。 净空距离的要求决定于以下三方面的原因：
安全距离:即设备或试品不应对周围物体放电（应留有裕度）； 测量准确度：即周围物体与测量装置间的距离大到足以略去它们对
坏作用和承受能力。 指数波（模拟雷电流）
标准冲击电流波形
方波（模拟操作冲击电流）
1 概述
标准冲击电流（指数）波形
Tf/Tt（波前/半峰时间） ① ±1/20μs ② ±4/10μs ③ ±8/20μs ④ ±30/80μs 波形要求： ①峰值、 Tf、Tt容许偏差＜10% ②冲击波峰值附近的过冲和振荡不应超过峰值的5%；反极性振荡＜20%
3.1 冲击电流发生器结构的基本考虑因素
回路电感组成及减小电感量措施： 电容器残余电感（选择小电感电容；多级并联） 连线电感 （连线短，减小互感） 球隙电感（缩小尺寸和火花长度） 试品电感 分流器电感
3.2 冲击电流发生器回路
(a)并联放电
(b)串联放电
3.3 冲击电流发生器主回路结构
(a)圆环式
(b)方框式
(c)母线式
环形排列（圆环式、方框式）：电容电流同时到达试品，电流大；但 不利于试品放置。
冲击电流发生器原理
冲击电流发生器原理
嘿，你问冲击电流发生器原理啊？这冲击电流发生器就像个小魔法师，能变出很大的电流呢。
冲击电流发生器主要是靠储存能量然后瞬间释放来产生大电流的。
就好像你把水装在一个大桶里，然后一下子把桶里的水倒出来，那水流就会很大。
冲击电流发生器也是这样，先把能量储存起来，然后在需要的时候一下子放出来，就产生了很大的冲击电流。
它里面有一些电容器啊、电感啊这些元件。
电容器就像个小水库，能把电储存起来。
电感呢，就像个小弹簧，能在电流变化的时候产生反电动势，来控制电流的大小和变化速度。
当冲击电流发生器要工作的时候，先给电容器充电，把电储存起来。
就像给小水库蓄水一样。
等充到一定程度的时候，再通过一个开关把电容器和负载连接起来。
这时候电容器里的电就会瞬间释放出来，产生很大的电流。
而且啊，冲击电流发生器还可以通过调整一些参数来控制产生的电流大小和形状。
比如说调整电容器的容量啊、充电电压啊、开关的速度啊等等。
就像你调整水龙头的开关大小和水流速度一样，可以控制水流的大小。
举个例子哈，我有个朋友在电力公司上班。
他们有时候需要测试一些设备的耐受冲击电流的能力。
这时候就会用到冲击电流发生器。
他们会根据设备的要求，调整冲击电流发生器的参数，产生合适大小和形状的冲击电流。
然后把这个电流加到设备上，看看设备能不能承受得住。
我朋友说，冲击电流发生器可厉害了，能产生很大的电流，帮助他们测试设备的性能。
总之呢，冲击电流发生器就是靠储存能量然后瞬间释放来产生大电流，还可以通过调整参数来控制电流大小和形状。
冲击电流发生器的设计
两种方法的比较
两种方法的比较
新方法的特点
① 快速，且直接根据公式进行计算，误差较
小。 ② 可设计的范围可大大增加，进而可设计任 意波形的冲击波形发生器。 ③ 通过仿真计算可以看到这种新方法比老方 法精确度更高
பைடு நூலகம்
附 件
参考文献
致 谢
冲击电流发生器的设计
西安交通大学 尧广
冲击电流发生器的原理及其方程
等值电阻的特征微分方程为：
d 2i R di 1 0 （） 1 2 dt L dt LC
欠阻尼情况
L R 当0 R 2 , 令阻尼系数 , 1 : C 2 L/C U0 i L/C 1 1 2
传统设计方法简介
① 例：为了产生8/20微妙，50KA冲击电流，求放
电回路的L和C以及充电电压U？已知R=0.5欧。
解：tt / t f 2.5, 从上图中查得 0.37, Tt ' 0.985 有 , tf 2 l 1.48, m ' 8.12 R Tf L m /l 5.48H,C lm 12F 又从图中有 m 0.62, 算得： i' Im U 0 ' 54.5 KV iml
t
LC
sin( 1
2
t ) （2） LC
临界阻尼情况
R 2 L / C时， 1，此时可以算得 t / t f 3.8 t U0 i (t ) t L
7电气设备绝缘的高电压试验
高电压工程基础
7.1.2 串联谐振交流高压的产生
对于容量大、损耗小的试品，如电缆、电容器以及气体绝 缘开关装置等的绝缘试验，如采用工频交流电压进行试验，要 求的电源很大，一般很难实现。为了适应大容量试品的耐压试 验，可采用高压串联谐振试验设备。
等值电路中R为代表整个试验回路损 耗的等值电阻，L为可调电感和电源设备 漏感之和，C为被试品电容，U1为试验变 压器空载时高压端对地电压。
(1) 输出电压质量好，要求调压器输出电压波形应 尽量接近正弦波；输出电压下限最好为零。
(2) 调压特性好，要求调压器阻抗不宜过大；调压 特性曲线平滑线性；调节方便、可靠。
高电压工程基础
常用的调压装置：
(1) 自耦调压器。调压范围广，漏抗小，功耗小，波 形畸变小。滑动触头受热容量限制，适用于小容 量试验变压器。
高电压工程基础
1、工频高压试验对试验设备的要求
试验变压器
保护电阻 （限流限压）
保护电阻 （保护球隙）
调压器
T
R1
R2
球间隙
T.O.
Q
B
被试品
工频高压试验的一般线路图
R1 — 保护电阻，限制试品放电时产生的过电压和过电流，从 而保护试验变压器，一般取0.1-1 Ω /V;
R2 — 球隙保护电阻，一般取0.1-0.5 Ω /V。
措施：在试验变压器的一次绕组并联一个L-C串联谐振回路。 若主要需减弱3次谐波，则L-C回路可按3ωL=1/ 3ωC选择参数， 使励磁电流中的3次谐波分量有了短路回路。
T
L L
u1
u1
C C
高电压工程基础
3、外施电压试验和感应高压试验
对于带绕组的被试品，用外施电压对其主绝缘作工频高压 试验时，首先应将各绕组的首尾短接，然后，根据不同要求做 其它接线，这样能防止电容电流流过励磁感抗造成不允许的电 压升高。
论述冲击电流发生器的原理
论述冲击电流发生器的原理冲击电流发生器是一种能够产生高电压、高电流的电子设备，它主要由高压电源、放电管、储能电容等构成。
冲击电流发生器在实际应用中具有广泛的用途，如医疗领域、工业领域等。
本文将从以下几个方面详细介绍冲击电流发生器的原理。
一、冲击电流发生器的基本构成1.高压电源高压电源是冲击电流发生器的核心部件之一，它能够将低压直流变换成高压直流。
通常情况下，高压电源采用变压器升压和整流滤波技术来实现。
2.放电管放电管是另一个重要组成部分，它能够将储存在储能电容中的能量释放出来，并形成一个瞬间极大值的脉冲信号。
常见的放电管有气体放电管和固体放电管两种。
3.储能电容储能电容也是不可或缺的部件之一，它主要负责存储充满了高压直流的能量，并在需要时将其释放出来。
通常情况下，储能电容的容量越大，冲击电流发生器的输出电流也就越大。
二、冲击电流发生器的工作原理1.充电阶段在充电阶段，高压电源将低压直流变换成高压直流，并将其存储在储能电容中。
此时，放电管处于关断状态，不会有任何输出信号。
2.放电阶段在放电阶段，当需要产生脉冲信号时，控制器会向放电管施加一个触发信号，使得放电管被激活。
此时，储能电容中存储的能量被释放出来，并形成一个瞬间极大值的脉冲信号。
这个脉冲信号可以用来产生高强度的磁场、高强度的光束等。
3.回收阶段在回收阶段，当脉冲信号产生完毕后，控制器会自动关闭放电管，并将其中残留的能量回收到储能电容中。
这个过程可以保证系统中没有任何残余能量泄漏出去。
三、冲击电流发生器的应用领域1.医疗领域在医疗领域中，冲击电流发生器主要用于治疗心脏病、肌肉萎缩等疾病。
它可以产生高强度的电流脉冲，刺激患者的神经和肌肉组织，从而达到治疗的效果。
2.工业领域在工业领域中，冲击电流发生器主要用于材料加工、焊接等方面。
它可以产生高强度的电流脉冲，使得材料表面受到高温高压的作用，从而实现切割、焊接等目的。
3.科学研究领域在科学研究领域中，冲击电流发生器主要应用于物理学、化学等方面。
HZCJ-DL冲击电流发生器使用手册
HZCJ-DL冲击电流发生器使用手册武汉市合众电气设备制造有限公司欢迎使用武汉市合众电气设备制造有限公司产品尊敬的顾客感谢您使用本公司的产品。
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三年内如产品出现缺陷，实行免费维修。
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为了避免可能发生的危险，本产品只可在规定的范围内使用。
只有合格的技术人员才可执行维修。
—防止火灾或人身伤害使用适当的电源线。
只可使用本产品专用、并且符合本产品规格的电源线。
正确地连接和断开。
当设备连线处联机状态时，请勿随意连接或断开测试导线。
产品接地。
本产品除通过电源线接地导线接地外，产品外壳的接地柱必须接地。
为了防止电击，接地导体必须与地面相连。
在与本产品做联机试验前，应确保本产品已正确接地。
注意所有终端的额定值。
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在对本产品进行连接之前，请阅读本产品使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。
请勿在无产品盖板时操作。
如盖板或面板已卸下，请勿操作本产品。
使用适当的保险丝。
只可使用符合本产品规定类型和额定值的保险丝。
避免接触裸露电路和带电金属。
产品有电时，请勿触摸裸露的接点和部位。
在有可疑的故障时，请勿操作。
如怀疑本产品有损坏，请本公司维修人员进行检查，切勿继续操作。
高压试验作业简答题
第一章1、工频试验变压器与电力变压器相比在要求、运行以及结构上有哪些特点？①电流小，导致容量小②不受大气及操作过电压的作用，导致绝缘裕度低③要求波形畸变小，所以采用优质铁芯，磁通密度低④持续运行时间短，导致冷却系统简单⑤要求尽量少的局部放电，所以局放电压高⑥电压高，导致漏抗大，短路电流小，导致不需考虑绕组的短路机械强度⑦易有容升效应⑧运行需经常放电2、画出单级工频高压实验的基本接线图，说明图中试品保护电阻、球隙、球隙保护电阻的作用及试品保护电阻选择范围。
图：笔记保护电阻作用：⑴试品保护电阻：A、抑制试品闪络时截波对绕组纵绝缘的损害B、抑制试品闪络时大的恢复电压、电流⑵球隙保护电阻：A、使放电电流不灼烧球面B、防止刷状放电导致球隙放电保护电阻选择范围：按0.1欧姆每伏选取，但不超过100千欧球隙作用：测量，保护试品5、串级试验变压器的几种接线方式、效率、特点，减小漏抗的方法，试变漏抗大有什么危害。
1、接线方式：①绝缘变压器供电（不改变电压，变压器同型号）②自耦式串级变压器2、利用率相同，都是2/（n+1）3、减小漏抗方法：①单套管（两低压绕组分别与激磁和高压耦合）②双套管（平衡绕组抵消低压绕组对高压绕组的漏磁通）4、试变漏抗的危害：导致短路电流大5、串级试变特点：①优点：简化绝缘设计，可改变为三相，可减少级数以减少短路阻抗，可每台分开使用，一台变压器损坏后仍可使用②缺点：总容量大，占地面积大，利用率低，短路阻抗随级数增加而急剧增大，过电压分布不均，易使套管激磁绕组故障6、调压器的种类、原理、优缺点、移圈式调压器短路电抗与输出电压的关系。
1、①自耦式（P13 1-18 适于小容量；简单低价波形畸变小；触头易发热）②移圈式（P14 1-19 C、D、K匝数相同，C、D同名端相连，所以C、D产生的磁通导致K 上产生的电流产生的磁场在C、D上感应出电动势，从而调压 U2=KU1 容量可做的很大；体积大、漏抗大且随输出电压变化）③具有自耦辅助线圈的移圈式（P14 1-20 输出可大于输入，C、E非同名端相连）④电动发电机组（适于精密场合；波形好、调节光滑、试品闪络对电源侧影响小；造价高、维护费用高）7、容升效应的原理及防治方法定义：容性试品上的电压值会超过高压侧理论归算值。
第7章 电气设备绝缘的高电压试验-2014
《高电压工程基础》（第二版）
第6章施围 电气设备的预防性试验 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著
刘青（西安科技大学）制作
6.1 绝缘电阻的测试 6.2 泄漏电流的测量 6.3 介质损耗角正切值的测量 6.4 局部放电的测试 6.5 电压分布的测量 6.6 绝缘油的电气试验和气相色谱分析 6.7 绝缘状态的在线监测
激励变压器 50Hz 电源 调频调 压电源 电抗器 分压器 被 试 品
反馈控制信号
变频串联谐振装置的原理框图
高电压工程基础
交流高压试验
1）防止工频高压试验中可能出现的过电压 原因：“容升”效应、对初级绕组突然加压、当输出电压较 高时突然切断电源等； 防止措施：在变压器出线端与被试品之间串接一适当阻值的 保护电阻（按0.1/V选取阻值） 2）试验电压的波形畸变 原因：变压器或调压装置的铁芯工作在在磁化曲线的饱和段， 或当变压器和调压器存在漏抗； 措施：在试验变压器原边绕组并联一个L-C串联谐振回路。
冲击电压发生器与参数计算
1. 冲击电压产生的基本原理
主电容
Rd U
0
试品等电容
Rf Rt C2 Rf L
波尾电阻
_
波头电阻
Rf
_ + C1
u2(t) U + C1
0
Rt
C2
u2(t) U
0
_
+ C1
Rt
C2
u2(t)
(a) 典型等效电路
(b) 考虑回路电感的等效电路
(c) 高效回路的等效
原理：
（1）充电过程：C1向C2充电，建立电 压，形成波头；
Q L R 或1 CR
串联谐振装置的等效电路
王博远的毕设论文----冲击电流发生器的设计（邹建华）
毕业设计（论文）题目冲击电流发生器的设计电信学院院信息工程专业11 班学生王博远指导教师邹建华设计所在单位电信学院二00五年六月摘要本文设计的是一个适用于西安交通大学电气学院高电压技术实验室的冲击电流发生器。
要求能够产生4/10μs 150KA；8/20μs 150KA；的两种冲击电流波形。
完成了对整个冲击电流发生器回路参数的选择，针对主放电回路、充电回路作了比较详细的研究；对测量系统给出了理论概念；对安全问题给出了可行的解决办法。
并且做出其电器原理图，各个部分进行了结构计算，做出了结构图及部分元件图。
关键词：冲击电流发生器，电器原理图，阀片，避雷器ABSTRACTThe paper has solved the problems of designing an impulse current generator for Sian Jiaotong university high electric voltage technique laboratory of electric college .The machine creates two impulse current waveforms(4/10μs 150KA & 8/20μs 150KA)that are used for testing valve blocks of aerial discharger by deciding the circuit parameters,.Computing structure parameters of all the parts, include: discharge loop, charge loop and measure system. To the safe problem give viable solution.At last, we draw the skeleton and structure diagrams, and some component diagrams of the generator.KEY WORDS: aerial discharge, electrical skeleton diagram valve block, impact current generator目录第一章绪论 (6)1.1冲击电流发生器的理论基础 (6)1.2 冲击电流发生器设计原理图 (13)第二章20/100KA冲击电流发生器电气原理图及总体介绍 (15)2.1 冲击电流发生器电器原理图及总体介绍 (15)第三章主放电回路 (17)3．1 放电回路参数的选择 (17)3．2放电回路电感的估算和调波电感的设计 (23)第四章充电回路 (25)4．1充电回路基本原理及充电方式的选择 (25)4．2 充电回路中个元件的选择 (26)第五章测量系统 (31)5．1概述 (31)5.2 罗柯夫斯基线圈的工作原理 (33)前言为了检验电器设备在大气过电压计操作过电压下的一些电气性能，模拟由于流过大电流所伴随而来的热力作用而造成损坏，需要产生模仿这些大电流设备——冲击电流发生器。
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若α = ( R 2 ) C L
1. α<1 (R<Rk) 时，振荡型电流波
is (t ) = U 1−α 2 C exp[−α (t L LC )] sin 1 − α 2 t LC
由dis(t)/dt=0
1−α 2 tan −1 tm = α 1−α 2 LC
1. 自积分
线圈输出端并联电阻
dφ di1 (t ) di2 =M = i2 (r + R) + L dt dt dt
L
r
N 2 Sµ L= 2πr
dφ/dt
i2 R
C
uR
di2 若r + R很小，且i2 (r + R ) << L dt
di1 (t ) di2 则：M =L dt dt
M 1 ⇒ i2 = i1 ( t ) = i1 ( t ) L N
dBr µNS di1 (t ) di1 (t ) ∴ u2 (t ) = NS = =M dt 2πr dt dt
NSµ r: 导线中心距每匝线圈中心的距离 M = 2πr
µi1 (t ) Br = 2πr
二、电流的测量
di1 (t ) u2 (t ) ~ dt
微分关系，对di1(t)/dt积分，得i1(t）
L
≈ 1.48
m = LC ≈ 8.12
⇒ L = m / l ≈ 5.48(µH),
3. 查曲线得im’=0.62
C = ml ≈ 12(µF)
' U 0 = I m im ⋅ l = 54.5kV
二、已知回路参数（ L, C, U0 , R），求回路参数（ Tt/Tf, Im ） R C 由曲线查得Tf ’, Tt’ 1.计算α = 2 L
M di1 (t ) 得：i2 = R dt
dφ/dt
L
r
R
i2 C
uc
1t M t di1 (t ) uc = ∫ i2 dt = dt ∫ C0 RC 0 dt M = i1 (t ) RC
1 1 1 R ⋅ < f < ⋅ 2π RC 2π L
2.求：T f = LC T f'
Tt = LC Tt'
3. 由图查得α对应的im’
求：I m = U 0 C L
' im
7-5 冲击电流方波发生器
一、电缆或人工传输线方波发生器
n L1 U C C C C L2
Ln1
Ln R1 L/2 L/2 C S
C
C
波阻抗 Z =
L C = L' C '
T = 2n LC
C ism = U exp[−(α / α 2 − 1)arctanh( α 2 − 1/α )] L
不管电流波形振荡与否，电流可表示为
C U 2W im = U f (α ) = ⋅ 2α ⋅ f (α ) = f (α ) L R L
U C L一定
α越小，即R越小
im越大
ism增大
U/R一定时，α越大， 即C增大或L减小，2αf(α)增大 为了获得大电流
R u R = Ri2 = i1 (t ) N
若被测信号的等效角频率为ω，则
ωL >> r + R
自积分：信号的频率高 线圈电感大
2. 外积分 采用RC积分电路
di1 (t ) di2 1 t M = i2 (r + R) + L + ∫ i2 dt dt dt C 0
1 若：R >> ，ωL << R，r << R ωC
本质：低阻值的电阻器 R = ρl / A 测量电阻两端的电压来反映冲击电流的大小 分流器的测量回路
G R1 L
i
Z
C
S R
u
Rs<<Z=R时
u (t ) = Rs i (t )
Rs<<Z不满足，但Z=R时
u (t ) = ( Rs // Z )i (t ) = i (t ) Rs ⋅ Z /( Rs + Z )
三、分流器的结构
1. 双股对折 带状对折
i
辫状对折
i
2. 同轴管式
i 1 i 5 2 3 4
四、分流器的响应
u T
1
t
L µ0d 2 双股对折： T折 = = R 3ρ
负
µ0d 2 同轴管式： T同 = 6ρ
正
8-3 罗戈夫斯基线圈
一、测量原理
空心互感器：原边为单根导线 i1(t)交变，(t) 若导线在线圈的中心，则 u
电容器残余电感小，可采用多个并联 回路引线尽可能短，引线的截面积尽可能大 回路各接点处的接触电阻要尽可能小 充电电压尽可能高，可采用多级充电形式。
7-3 冲击电流发生器的结构
一、结构
环形排列
母线式排列
方框式排列
二、电容器的保护
G D T R
电容器损坏
C C C C C
O
G D R
电容器保护 串接小电阻
Tf Tt
t
方波
<10%
Td: 500µs 1000 µs 2000 µs 2000~3200 µs
100 90 Td TF 0 im
t
7-2 冲击电流发生器的基本原理
一、基本回路
D r G Uc L i S R O
工作原理： 电容器并联充电 然后并联放电 放电回路 RLC回路
T C
L 令Rk = 2 C
R1=Z，形成方波
I = U ( Z + R) = U ( L C + R)
二、电感的影响
第八章 冲击电流的测量
8-1概述
一、测量要求
测量内容：幅值、波形 要求：幅值测量的不确定度3%以内 时间测量的不确定度10%以内
二、测量方法
分流器+示波器 罗戈夫斯基线圈+示波器
8-2 分流器
一、分流器的性能
α
= LC sin −1 1 − α 2 2 1−α
−1
C ism = U ε L
1−α 2 − tan α 2 1−α
2. α=1 (R=Rk) 时，临界阻尼下非振荡型电流波
Ut is (t ) = exp[− t L
LC ]
2.求：l = C
L
= 2α
R
m = LC = T f T f'
' 求：U 0 = I m im ⋅ l
3. 由图查得α对应的im’
例：8/20µs, R=0.5Ω，Im=50kA，求L, C, U0 1. Tt/Tf=2.5 查曲线得α=0.37，Tf ’=0.985, Tt’=2.45
2.
l= C
T r C r C r C r C r C O
r=1~2Ω
T
D
r
r
r
电容器分组
O C C C C C C C C C
7-4 电流幅值和波形的调节
图解法求回路参数或波形参数 一、已知波形参数（Tt/Tf, R, Im），求回路参数（L, C, U0） 1. 求Tt/Tf 由曲线查得α，Tf ’, Tt’
二、 误差原因
斜角波电流： 残余电感的影响
i
di(t ) u (t ) = Rs i (t ) + Ls dt
i
iRs iRs
t
t
Lsdi/dt
u
Lsdi/dt
t
u
t
分流器存在残余电感时， 波形的前沿变短，出现过冲
双指数波电流：
iRs
Ldi/dt iRs+Ldi/dt
iRs
波前、波尾减小 集肤效应 电压引线的感应电动势
第七章 冲击电流发生器
7-1 概述
用途 波形定义 指数波 表示：±（Tf/Tt )µs
100 90 im 50 10 0
Tf
Tt
t
IEC标准：（8/20)µs （1/20)µs （4/10)µs （10/350)µs （10/1000)µs
100 90
波形振荡
50
im
反极性振荡幅值<20%
10 0
tm = LC
C −1 ism = U e L
3. α>1 (R>Rk) 时，非振荡型电流波
C exp[−α is (t ) = 2 α −1 L V t t 2 ] sinh α − 1 LC LC
α 2 −1 tm = arctanh α α 2 −1 LC