Меню

Что такое импульсы с высоким напряжением



Импульсная техника высоких напряжений

Импульсы высоких напряжений используются при испытании электротехнической аппаратуры, имитации внутренних и грозовых перенапряжений в электрической сети, для моделирования молниезащитных устройств и т. д. В экспериментальной физике импульсы высоких напряжений применяются для создания сильных импульсных электрических полей при исследовании процессов электрического пробоя, для получения кратковременных (10 -7 —10 -6 сек ) вспышек рентгеновского излучения, для питания искровых камер , электронно-оптических преобразователей , Керра ячеек , в ускорителях заряженных частиц , для создания импульсных электронных и ионных пучков.

Импульсы напряжений амплитудой до 10 7 в получают от генераторов импульсных напряжений (ГИН). Они содержат группу конденсаторов С ( рис. 1 ), которые при зарядке от источника ПН соединены параллельно через сопротивления R . Когда напряжение на конденсаторах достигает требуемой величины, они с помощью искровых промежутков П включаются последовательно (схема Аркадьева — Маркса). Длительность фронта и спада импульса регулируется демпфирующими R д и разрядным R p сопротивлениями, ёмкостью С ф и ёмкостью нагрузки О .

Для получения импульсов с амплитудой 10 6 в, длительностью фронта

10 -4 сек и спада

10 -3 сек , помимо ГИН, иногда используют испытательные высоковольтные трансформаторы, первичные обмотки которых питаются от конденсаторных батарей. Для получения импульсов с более крутым фронтом применяют специальный конденсатор, заряжаемый от ГИН и разряжающийся через дополнительный искровой «обостряющий» промежуток.

Импульсы с длительностью фронта

10 -9 сек и полной длительностью

10 -8 —10 -7 сек при амплитуде 10 4 —10 6 в получают от генераторов наносекундных импульсов. Схема одного из них отличается от рис. 1 заменой конденсаторов отрезками коаксиального кабеля (обладающего распределённой ёмкостью) и отсутствием сопротивлений R д и R ф . Наносекундные импульсы получают также с помощью отрезков коаксиального кабеля, соединённых по схеме рис. 2 ; отрезка трёхполосной полосковой линии (схема Блюмлейна, рис. 3 ), полосковой линии, свёрнутой в спираль (спиральный генератор, рис. 4 ) и др. В последних двух генераторах происходит удвоение (рис. 3) или умножение ( рис. 4 ) напряжения после пробоя искрового промежутка П и отражения волны напряжения от конца линии. Если к форме импульса напряжения не предъявляются специальные требования, то для получения импульсов с амплитудой

10 4 —10 5 в применяют импульсные трансформаторы (катушки Румкорфа, трансформатор Тесла и др.).

Амплитуды импульсов измеряются с помощью специальных ёмкостных, омических или смешанных делителей напряжения.

Импульсы сильных токов применяются: 1) для создания импульсных магнитных полей в термоядерных установках, ускорителях заряженных частиц, при ускорении плазмы , и металлических тел, при магнитно-импульсной обработке металлов, в быстродействующих электромагнитных клапанах, импульсном электроприводе и т. д.); 2) для быстрого нагрева газа и проводников (нагрев газа при аэродинамических и термоядерных исследованиях, получение мощных ударных волн и расходящихся потоков жидкости для эхолокации и сейсморазведки, деформирование и разрушение материалов, электрический взрыв проводников, питание импульсных источников света , электроэрозионная обработка металлов, импульсная сварка и др., см. Электрофизические и электрохимические методы обработки ); 3) для испытания электротехнических устройств, коммутационной аппаратуры, моделирования разрушающего действия тока молнии и т. д.

Источниками импульсов тока служат: ударные электрические генераторы, накапливающие энергию до 10 8 дж в виде кинетической энергии массивного ротора (см. Генератор электромашинный ); аккумуляторы, конденсаторные батареи (ёмкостные накопители), заряжаемые от источника постоянного напряжения (например, контур Горева); индуктивные накопители (накопление энергии происходит в катушке индуктивности); взрывные генераторы, в которых происходит уменьшение объёма контура или катушки с током при взрыве или под действием магнитного поля ( рис. 5 ).

Для присоединения нагрузки к импульсным источникам сильных токов используют тиратроны , (при токе до 10 3 —10 4 а и напряжении

20—30 кв ), разрядники с повышенным и атмосферным давлением (токи до 10 6 а и напряжения до 10 5 в ), вакуумные разрядники с непрерывной откачкой (токи до 10 6 а, напряжения до 10—20 кв ) и запаянные (токи до 10 3 а и напряжения до 10 5 в ). Применяются также разрядники с твёрдым диэлектриком, заменяемым после каждого разряда (токи

10 6 а , напряжения

Читайте также:  Что такое минимальное напряжение стабилизации стабилитрона

10 4 в ). Для согласования ёмкостных и индуктивных накопителей с нагрузкой применяются импульсные трансформаторы. Измерение импульсных токов проводится с помощью шунтов или измерительных трансформаторов (пояса Роговского) с интегрирующими цепями. Для этой же цели применяются устройства, использующие явление вращения плоскости поляризации (угол поворота плоскости поляризации пропорционален напряжённости магнитного поля, создаваемого измеряемым током).

Лит.: Техника высоких напряжений, под ред. Л. И. Сиротинского, ч. 1, М., 1951; Гончаренко Г. М., Жаков Е. М., Дмоховская Л. Ф., Испытательные установки и измерительные устройства в лабораториях высокого напряжения, М., 1966; Фрюнгель Ф., Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов конденсаторов, пер. с нем., М.—Л., 1965; Техника больших импульсных токов и магнитных полей, под ред. В. С. Комелькова, М., 1970; Месяц Г. А., Насибов А. С., Кремнев В. В., Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения, М., 1970; Физика быстропротекающих процессов, пер. с нем., под ред. Н. А. Златина, т. 1, М., 1971.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Импульсная техника высоких напряжений» в других словарях:

Техника — получить на Академике рабочий купон на скидку Искусница или выгодно техника купить с бесплатной доставкой на распродаже в Искусница

Импульсная техника — I Импульсная техника область техники, исследующая, разрабатывающая и применяющая методы и технические средства генерирования (формирования), преобразования и измерения электрических импульсов (см. Импульс электрический). В И. т. также… … Большая советская энциклопедия

Электрические измерения — измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др.… … Большая советская энциклопедия

Импульс электрический — кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Под кратким понимается промежуток времени, сравнимый с продолжительностью переходных процессов в электрических цепях (См. Переходные процессы). И. э. разделяют на импульсы … Большая советская энциклопедия

Генератор Маркса — Генератор Маркса генератор импульсного высокого напряжения, принцип действия которого основан на зарядке электрическим током соединённых параллельно (через резисторы) конденсаторов, соединяющихся после зарядки последовательно при помощи… … Википедия

Электротехника — I Электротехника (от Электро. и Техника отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки… … Большая советская энциклопедия

Электротехника — I Электротехника (от Электро. и Техника отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки… … Большая советская энциклопедия

СССР. Технические науки — Авиационная наука и техника В дореволюционной России был построен ряд самолётов оригинальной конструкции. Свои самолёты создали (1909 1914) Я. М. Гаккель, Д. П. Григорович, В. А. Слесарев и др. Был построен 4 моторный самолёт… … Большая советская энциклопедия

Мультивибратор — Принципиальная схема классического простейшего транзисторного мультивибратора Мультивибратор релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Термин предложен голландским физиком … Википедия

1: — Терминология 1: : dw Номер дня недели. «1» соответствует понедельнику Определения термина из разных документов: dw DUT Разность между московским и всемирным координированным временем, выраженная целым количеством часов Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Импульсные перенапряжения

Вторичные воздействия молнии

Молния может стать причиной пожаров, сильных разрушений, взрывов, травмирования людей и животных, в том числе и смертельных случаев. Специалисты различают первичные и вторичные воздействия удара молнии. Первые возникают при прямом ее попадании в объекты. Непосредственное попадание атмосферного электричества в жилые и промышленные постройки может полностью разрушить их, убить человека или привести к техногенным авариям.

Вторичное воздействие молнии (электромагнитная или электростатическая индукция) вызывается близким с объектом разрядом молнии или заносом высоких потенциалов внутрь построек по подземным или наружным металлическим конструкциям, коммуникациям, воздушным линиям электропередач и проводам другого назначения, а также трубопроводам или кабелям.

Читайте также:  Как посмотреть напряжение блока питания компьютера средствами windows

Вторичное воздействие разрядов молнии негативно влияет на телефонию, электробытовые сети 220/380 В, системы мобильной связи, а также передачи информации и данных, спутникового и телевизионного вещания. Выход из строя даже на короткое время вышеперечисленных систем может привести к непоправимым последствиям, поэтому современные системы молниезащиты объектов включают защиту и от непосредственных ударов молнии, и от вторичных ее проявлений.

Что это такое импульсные перенапряжения

Кратковременный, но значительный скачок напряжения, а также появление на металлических конструкциях электродвижущей силы – называется импульсным перенапряжением. Специалисты обычно различают проявления электромагнитной и электростатической индукции, занос внутрь объекта высоких потенциалов, а также коммутационное перенапряжение.

Импульсное перенапряжение коммутационного происхождения связано с внезапной сменой режима работы в системе электроснабжения, при коротком замыкании, включении и отключении трансформаторов, включении резервного питания и т.д. При развитии данного типа перенапряжения накопленная в элементах сети энергия из-за резкой смены параметров режима работы приводит к развитию переходного процесса со значительным скачком напряжения.

Коммутационное перенапряжение

Повышение напряжений в некоторых случаях может достигать значений в сотни раз выше, чем их нормальные эксплуатационные параметры. Это приводит не только к выходу из строя электрических и электронных устройств и приборов, систем электроснабжения, телекоммуникаций и связи, контроля и управления, но и может являться причиной пожара и даже смерти людей.

Причины импульсных перенапряжений

Причиной появления высоких напряжений обычно является разряд молнии, коммутационные процессы в системах электроснабжения, а также электромагнитные помехи, вызываемые мощными промышленными электроустановками. Различают перенапряжения:

  • коммутаций;
  • непосредственного разряда (при разряде во внешнюю молниезащиту или воздушные ЛЭП);
  • индуцированные (при разряде рядом со зданием или в близстоящие объекты).

Причины импульсных перенапряжений

Электромагнитная индукция после разряда молнии характеризуется образованием магнитного поля в контурах металлических коммуникациях различной формы с переменными во времени параметрами. При этом значение электродвижущей силы зависит от амплитуды и крутизны тока молнии, а также размеров и формы самого контура.

Индукция электростатической природы провоцируется скоплением под кучевыми облаками с определенным электрическим потенциалом зарядов с противоположным знаком. Но в земле и на проводящих конструкциях наземных промышленных или жилых объектов это накопление приводит к тому, что за время разряда молнии заряды не успевают стечь в землю и становятся причиной появления импульсного перенапряжения. Чаще всего разность потенциалов появляется между металлическими трубами (водопроводными или канализационными), электропроводкой расположенными в постройке и металлической крышей. При этом, чем выше постройка, тем больше значения накопленных потенциалов.

Защита от импульсных перенапряжений

Примеры повреждений, вызванных вторичными воздействиями молнии

Разрушение телефонного аппарата и временнного вводного щита электроустановки

Разрушение телефона от удара молнии - рис. 1Разрушение телефона от удара молнии - рис. 2

Разрушение вводного щита электроустановки от удара молнии - рис. 1Разрушение вводного щита электроустановки от удара молнии - рис. 2

Характеристики импульсного перенапряжения

Энергонасыщенность современных промышленных и жилых объектов, наличие разветвленной электрической сети от проектировщиков систем защиты требует грамотного выбора устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Для этого необходимо разобраться в основных параметрах, характеризующих возникающие импульсы перенапряжения, а именно:

  • форму волны тока (характеризуется временем нарастания и спада);
  • амплитуда тока.

Для описания токов разряда молнии применяют 2 вида формы волн: удлиненную (10/350 мксек) и короткую (8/20 мксек). Первая соответствует непосредственному (прямому) попаданию разряда молнии и показывает нарастание тока за 10 мксек до максимального импульсного значения (I imp) и снижению его показания в 2 раза за 350 мсек. Короткая волна наблюдается при удаленном разряде молнии и при коммутационных процессах. Она характеризует нарастание тока за 8 мксек до максимума (I max) и спад до половины значения за 20 мксек. Импульс 10/350 мксек воздействует на электросеть в десятки раз дольше, чем 8/20 мксек, поэтому он более опасен для защищаемых объектов.

Виды УЗИП

УЗИП имеют корпус из негорючего пластика и в большинстве случаев представляют собой разрядники или варисторы самых разных конфигураций. Сегодня ограничители импульсных перенапряжений имеют индикатор выхода из строя. Данные устройства необходимы для создания надежной и эффективной системы внутренней молниезащиты.

Разрядник обычно представляет собой электроприбор (открытого воздушного или закрытого типа) с двумя электродами. На них при увеличении напряжения до определенного значения они пробиваются, тем самым снимая импульс перенапряжения. Варистор является полупроводниковым устройством, имеющим симметричную крутую вольт-амперную характеристику. Принцип его действия заключатся в том, что при достижении на его контактах определенной величины напряжения, он быстро и значительно понижает значение своего сопротивления и пропускает ток.

Читайте также:  Как изменяется напряжение проходя через резистор

Ограничители импульсных перенапряжений характеризуются параметрами номинального, импульсного напряжения и временного перенапряжения. В зависимости от мощности импульса, которое УЗИП может рассеять и в соответствии с ГОСТом Р 1992-2002 (МЭК 61643-1-98) выделяют 3 класса ограничителей:

  • I B (амплитуда 25-100 кА; для волны 10/350 мксек) – применяется в распределительных щитках;
  • II C (амплитуда 10-40 кА; для волны 8/20 мкс) — применяется в вводах электропитающих устройств, щитках помещений;
  • III D (амплитуда до 10 кА; для волны 8/20 мкс) – обычно устройства этого класса уже встроены в электроприборы.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Импульс — высокое напряжение

Импульс высокого напряжения , необходимый для работы рентгеновской трубки, можно получить также, используя импульсные трансформаторы ( фиг. [1]

Импульс высокого напряжения может включаться какой-либо схемой совпадений или антисовпадений, так что, кроме искомых событий, камера почти ничего другого регистрировать не будет, даже если она установлена в очень большом потоке ионизирующих частиц. [2]

Импульс высокого напряжения подается на иглу, скользящую по бумаге, укрепленной на вращаемом металлическом барабане. Расстояние между отверстиями на бумаге, пробиваемыми искрой, соответствующими нулевому и напряженному состояниям датчика, определяет величину измеряемой деформации. [3]

Импульсы высокого напряжения , образующиеся во время обратного хода луча на обмотках выходного строчного трансформатора, высоковольтным выпрямителем преобразуются в постоянное высоковольтное напряжение, используемое для питания анода кинескопа. [5]

Импульсы высокого напряжения подаются с повышающей обмотки 6 — 7 автотрансформатора на анод кенотрона. Конденсатор фильтра заряжается током диода до значения амплитуды импульсов. [6]

Создавая импульсы высокого напряжения длительностью порядка микросекунд и меняя их частоту, удалось показать, что с увеличением промежутков между импульсами можно резко уменьшить высоту пика ионов СН3ОН по сравнению с пиком ионов СН3О до полного его исчезновения. При большой частоте импульсов, когда условия приближаются к постоянному току, пик, соответствующий ионам СН3ОН, может быть восстановлен. [8]

Отсюда импульсы высокого напряжения ( до 10 000 в) посредством особого вращающегося контактного распределителя Р подаются к электродам, отводящим ток к ввинченным в цилиндры запальным свечам С, где в зазоре менее 1 мм проскакивает на корпус искра, замыкающая ток вторичной обмотки индуктора и воспламеняющая заготовленную в цилиндре горючую смесь. [10]

Появление импульса высокого напряжения предотвращается тем, что при запирании транзистора VT3 ток обмотки возбуждения проходит через гасящий диод, обмотка возбуждения этим диодом оказывается замкнута практически накоротко и опасных последствий прерывания тока не происходит. [11]

Появление импульса высокого напряжения предотвращается тем, что при запирании транзистора VT3 ток обмотки возбуждения имеет возможность протекать через гасящий диод, обмотка возбуждения этим диодом оказывается замкнута накоротко и опасных последствий прерывания тока не происходит. [12]

Под воздействием импульса высокого напряжения , приложенного между катодом и анодом, в магнетроне возникает радиально направленное электрическое поле. В этом направлении должны были бы двигаться электроны от катода, если бы не было взаимодействия между потоком электронов и магнитным полем, силовые линии которого параллельны катоду. В результате взаимодействия электрического и магнитного полей траектории электронов изменяют свое направление, электроны подлетают к аноду, но не попадают гна него, а движутся плотным потоком мимо щелей, индуктируя на их краях электрические заряды. Энергия этого кругового потока переходит в энергию сверхвысокой частоты, возбуждающей резонаторы анода. [14]

Для получения импульсов высокого напряжения с малой длительностью фронта в качестве коммутирующих эле — — ментов применяются тиратроны и искровые разрядники. В схемах с тиратронами можно получить импульсы с амплитудой порядка единиц и десятков киловольт, но применение тиратронов ограничивается временем их ионизации и невозможностью пропускать большие токи. [15]

Источник