《高压实验技术系列》--直流高电压试验设备

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1、第一篇稳态高电压试验设备第二章直流高电压试验设备主要内容简单整流回路高压硅整流器（硅堆）倍压整流电路直流高压串级发生器小型化的直流高压发生器概述一、为什么需要直流高压试验设备2、直流高压输电的发展，需各种直流高压试验；3、直流高压设备作用为冲击发生器的电源；4、其它技术领域的需要：如高能物理（加速器）、静电喷漆、织绒、除尘等。1、大电容量试品（如电缆）的工频高压试验，需大容量试变。用直流高压代替交流试验，可避免电容电流，减少设备容量；概述二、产生直流高压的方法1简单整流回路半波整流直流高压的基本参数整流电路的计算1.1半波整流1.1

2、.1半波整流电路(Half-WaveRectifierCircuit)T-试验变压器；D－整流元件（硅堆）；R-保护电阻；C-滤波电容器；Rx－试品；半波整流电路保护电阻R作用①限制试品Rx（或C）闪络时的过电流，保护D、T。②限制电源向C突然充电时的电流，保护D、T。③R和C抑制试验中瞬态过程的过电压。R选择：使硅堆瞬间过载电流（峰）≥事故电流峰值。1.1.2直流高压的基本参数①额定直流电压：②额定直流电流：③电压纹波幅值:④电压纹波系数：(ripplefactor)①②④为基本技术参数。⑤输出电压降：无负载输出电压值与带载时的最大

3、电压之差。⑥输出平均电压降：无负载输出电压与负载时的直流平均电压之差。1.1.2直流高压的基本参数1.1.3整流电路的计算半波整流电压输出波形Q1:试验变压器在t1时间内的充电电荷；Q2:试验变压器在t1时间对电容内的充电电荷；ΔQ:在t1时间流经试品的放电电荷；Q1=Q2+ΔQ平均电流：纹波幅值：1.1.3整流电路的计算平均电流：纹波幅值：电压纹波系数：1.1.3整流电路的计算工频试变容量估算：WT=（2～2.5）UdIdC额定电压：1.1.3整流电路的计算2.1高压硅堆基本参数2高压硅堆硅二极管正、方向伏安特性2.1高压硅堆基本参

4、数1、额定整流电流If通过硅堆的正向电流在一个周期内的平均值，运行中应选择硅堆If≥Id。2、正向压降Uf硅堆通过正向电流为额定值If时在硅堆两端的压降。3、额定反峰电压Ur硅堆截止时在硅堆两端允许出现的最高反向工作电压峰值。4、反向平均电流Ir：在最高反的工作电压作用下流过管子的反向电流平均值。5、额定过载电流（Is）：负载击穿或闪络时，硅堆能够允许的短时过载电流平均值。6、额定工作频率：工频高压硅堆（2DL）<3kHz高频高压硅堆（2DGL）>3kHz2.1高压硅堆基本参数2.2高压硅堆使用中的问题1、在自然冷却下的If，若油冷，

5、If可约提高一倍。2、在高于室温的较高环境温度下工作时，硅堆的If应相应降低。3、PN结的功率损耗对结部加热使结温升高。而结温还与电流波形的反向电压有关。如非正弦的矩形波时，If应↓，反向电压较高，反向电流

6、越大。3、综合Ce、Ch作用及Ce>Ch，硅堆上的电压分布为两端大中间小，而承受反压大的单管在高压端附近，以高压端第一个单管为最大。4、Cr大或Rr小（容抗、电阻小），Ce、Ch作用相对减小，电压分布均匀些。1、减少串联的管数n；（而n的减少受单管制造水平和限制）。2、单管两端并联大电容和小电阻，强迫均压；（但使输出的脉动增加）。3、用高压雪崩型整流元件，击穿时动态电阻减小，自动均压。3.1硅堆的均压措施4.1半波整流叠加倍压电路4倍压电路缺点：为得到更高电压需提高变压器、硅堆、电容器的工作电压。①变压器T次级电压UT，A、A点点对

7、地绝缘分别为②硅堆反峰电压为：电路输出电压为：③该电路为绝缘芯变压器串级直流装置的基本单元。特点：4.2倍压电路特点：①变压器T一端接地；②硅堆反峰电压为：电路输出电压为：③C1峰值电压:C2峰值电压:④该电路为串级直流装置基本单元。4.2.1无负载时倍压电路工作原理①无负载时倍压电路暂态工作原理无负载时倍压电路暂态工作原理下一周期：再下一周期：可见经6.25周期（0.125s）即已基本充电到2Um,之后D1、D2完全处于截止状态。无负载时倍压电路暂态工作原理点1电位以正弦波在2UM～0间波动；点3电位以正弦波在－UM～UM间波动。无

8、负载时倍压电路稳态工作原理4.2.2带负载时的电路分析计算t1时：C1送出电荷Q1，一部分对C2充电Q2；一部分对负荷放电△Q；Q1=Q2+△Q；t2时：C2对负荷放电Q2；①t1：每周期C1送出Q1，电压降Q1/C1②