河北省特种设备监督检验研究院,最早成立于1994年2月1日,为河北省锅炉压力容器监督检验所(简称“锅检所”),2000年省、市(石家庄)锅检所合并。
中航时代仪器——ZJC-100kV电压击穿(击穿电压)试验仪
——倍压整流回路
采用前面介绍的半波整流回路或普通的桥式全波整流电路能够获得的最高直流电压都等于电源交流电压的幅值Um,但在电源不变的情况下,采用倍压整流回路即可获得(2~3)Um的直流电压。
图5-7表示三种倍压整流回路,前二种可获得等于2Um的直流电压,而后一种可获得等于3Um的直流电压。
在图5-7(a)中,电源T在正半波期间经整流器V1向电容器C1充电,负半波时则经V2向C2充电,最后C1和C2上的电压均可达Um,它们叠加起来即可在输出端获得2Um的直流电压。这种倍压整流回路实质上是两个半波整流回路的叠加。
在图5-7(b)中,电源在负半波期间经V1向C1充电,而正半波期间电源与C1串联起来经V2向C2充电,所以最后C2上也可获得2Um的直流电压。
图5-7(c)所示的三倍压整流电路实质上是由图5-7(b)所示的电路演变而来,可获得等于3Um的直流电压。
前面所说的也都是空载时的情况,当接上负载电阻后,输出电压也会出现电压降落(ΔU)和电压脉动(δU)的现象。
——串级直流高压发生器
利用图5-7(b)中的倍压整流电路作为基本单元,多级串联起来即可组成一台串级直流高压发生器,如图5-8所示。这时合上电源后,各级电容上的电压由下而上逐渐地增大,在理想情况下最后可获得的空载输出电压等于2nUm(其中n为级数)。这种串级装置的实际充电过程是很复杂的,为了便于理解,可利用图5-9所示的直流电源+E和-E经切换开关S给各台电容器充电的过程来加以说明。
图中有两个极性相反的直流充电电源+E和-E;S1、S2和S3为联动的切换开关,轮番地换接到Ⅰ、Ⅱ两种位置上;为简单计,设C1=C2=C2=C4。当各开关第一次投向位置“Ⅰ”时,电源-E对C1充电,使C1上的电压升为E;当各开关切换到位置“Ⅱ”时,电源+E和C1串联起来对C2充电,C2可充电到E,此时C1上的电压降为零;当开关第二次接到位置“Ⅰ”上时,电源-E重新给已放电的C1充电,使它的电压又恢复到E,与此同时,C2也对C3放电,使C3上的电压升到0.5E,而C2上的电压由E也降为0.5E (因为C2=C3)。当开关又回到位置“Ⅱ”时,电源+E和电压已恢复为E的C1又串联起来对C2充电,使它的对地电压由0.5E上升到5/4E(利用C2获得补充的电荷与C1失去的电荷相等以及C2上的电压等于电源电压E与C1上的电压之和的关系,即可求得);与此同时,C3也对C4放电,使后者的电压升至0.25E。如此轮番充电,最后将使C2和C4上电压都达到2E,而装置的输出总电压将为4E。图5-9所示装置的级数为2,如果级数增n,最后可得到的输出电压将为2nE。
实际装置的电源为交流电压,它相当于图5-9中极性相反的两个直流电源和切换开关S1;两只反向的整流元件则可代替上述电路中的切换开关S2和S3,于是图5-9就可转化为图5-10,这就成为实用的两级串级直流高压发生器了,在负半波,V1和V3导通,电源和右侧电容器C2给左侧的电容器C1和C3充电;在正半波,V2和V4导通,电源和左侧电容器串联起来给右侧电容器C2和C4充电。空载时,图中各节点最后达到的稳态对地电压分别为
要想获得更高的直流电压,只需要增加级数就可以了,图5-8即为n级串级直流高压发生器的原理接线,它最后能得到的理想空载输出电压为2nUm。
在实际装置中,由于要限制负载突然击穿时出现的短路电流和某些电容器发生击穿时流过高压硅整流器的过电流,保护整流器不致损坏,所以还必须在装置输出端接一外保护电阻R0,在每一高压硅整流器上串接限流电阻R1,如图5-11所示。
在电力系统现场试验所用的直流高压装置中,往往采用数千赫甚至更高频率的交流电源(用晶体管振荡器产生),以减小整套装置的尺寸和重量,使之便于运输和在现场使用。
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