脈沖電流技術

前言

　　脈沖電流試驗技術作為高電壓試驗技術的一個重要組成部分，已不再局限于傳統的高電壓電力系統的試驗，在低壓配電系統、電磁兼容（EMC，Electro Magnetic Compatibility）、信號與通信系統及脈沖功率技術等方面，得到越來越廣泛的應用?！　”緯鴥热莅}沖電流測試技術和試驗設備，并簡單介紹了最新的國際電工委員會的相關推薦標準和國家標準。本書內容除了涉及到傳統的用于電力系統的測試技術和試驗設備外，特別是對低壓配電系統浪涌保護器（SPD，Surge Protective Devices）的測試技術和試驗設備進行詳盡的敘述。以及針對ULl449及IEE61000-4-5，IEE61643-l等標準的要求，所涉及到的多種組合波發(fā)生器（CWG，Combination Waveform Generator）的測試技術及試驗設備?！　”緯貜墓こ虘玫慕嵌龋η蠛唵蚊髁说財⑹雒}沖電流試驗設備的原理、設計原則、控制及測試技術，并結合實際給出了應用實例，以便于有關工程技術人員在閱讀完本書后，能掌握脈沖電流試驗技術的一般技能和基本理論，同時還可作為高等院校研究生和教師的教學參考用書?！　”緯鴥热莨卜?章，第1章講述了脈沖電流波發(fā)生的基本原理、結構設計以及回路主要部件的設計方法；第2章講述了單指數沖擊電流波、雙指數沖擊電流波以及方波沖擊回路的軟件仿真；第3章講述了一種新型的組合波發(fā)生回路的軟件仿真以及其中的關鍵技術問題；第4章講述了脈沖電流中的開關技術，重點講述了一種低氣壓的偽火花開關的結構、觸發(fā)器的設計以及開關的觸發(fā)特性；第5章從分流器／ROG（）WSKI線圈、分壓器轉換裝置到脈沖信號的測量，詳細講述了脈沖電流的測量技術；第6章簡單講述了沖擊電流測量系統的分流器／ROGOWSKI線圈、分壓器組件及測量系統不確定度的校核；本書第7章講述了沖擊電流測量系統的應用。

內容概要

本書從脈沖電流電路的基本設計原理、基本結構及主回路的設計出發(fā)，通過軟件仿真、放電開關技術、測量技術，結合工程中所用的脈沖電流試驗系統實例，詳盡敘述了脈沖電流試驗技術。同時介紹了最新國家標準和IEC有關標準。本書可作為高電壓與絕緣技術專業(yè)的專業(yè)教學參考書，也可供相關專業(yè)的研究生和工程技術人員作為參考工具用書。

書籍目錄

1  沖擊電流發(fā)生器的基本原理  1.1  概述  1.2  沖擊電流發(fā)生回路的基礎理論  1.3  沖擊電流發(fā)生器的結構設計    1.3.1  沖擊電流發(fā)生器的電路結構    1.3.2  沖擊電流回路的能量儲存    1.3.3  沖擊電流回路中調波電阻的設計  1.4  方波沖擊電流發(fā)生器的結構設計    1.4.1  用集中參數鏈型網絡產生方波脈沖    1.4.2  2ms方波沖擊電流回路的電路結構    1.4.3  方波沖擊電流回路中的調波電感  1.5  沖擊電流發(fā)生器的充電方式    1.5.1  恒壓充電方式    1.5.2  恒流充電方式  1.6  參考文獻2  沖擊電流回路的設計及仿真計算  2.1  概述  2.2  沖擊電流回路的設計及仿真    2.2.1  沖擊電流回路阻尼系數和波形參數的關系    2.2.2  振蕩波沖擊電流回路的設計與仿真    2.2.3  非振蕩沖擊電流回路的設計及仿真    2.2.4  帶有非線性電阻的沖擊電流回路的理論分析    2.2.5  帶有非線性電阻的沖擊電流回路設計  2.3  沖擊方波電流回路的設計與仿真    2.3.1  沖擊方波電流電路設計的基礎理論    2.3.2  方波沖擊電流電路的仿真分析    2.3.3  方波沖擊電流電路的實例分析  2.4  特殊非振蕩沖擊電流發(fā)生回路    2.4.1  特殊非振蕩沖擊電流試驗回路的提出    2.4.2  實現特殊非振蕩沖擊電流發(fā)生回路的關鍵技術問題  2.5  參考文獻3  組合波回路的設計及仿真計算  3.1  概述    3.1.1  組合波的試驗對象    3.1.2  組合波及其試驗  3.2  CWG的設計與仿真計算    3.2.1  CWG電路的設計原理    3.2.2  不同虛擬阻抗回路參數的計算及波形仿真  3.3  耦合與去耦網絡  3.4  組合波的相位跟蹤技術    3.4.1  組合波中的同步觸發(fā)    3.4.2  相位跟蹤誤差分析  3.5  可控放電開關    3.5.1  可控三電極的結構    3.5.2  三電極可控開關的驅動電路    3.5.3  模擬電壓數字跟蹤實現可控三電極開關間隙的自動調節(jié)  3.6  特殊組合波回路的設計與仿真    3.6.1  常用的特殊組合波    3.6.2  特殊組合波回路的設計    3.6.3  不同類型組合波的仿真  3.7  兩種不同組合波發(fā)生電路的比較  3.8  參考文獻4  脈沖電流開關技術  4.1  概述  4.2  氣體火花間隙開關    4.2.1  氣體放電特征    4.2.2  氣體電離的物理過程    4.2.3  氣體間隙開關的基本參數    4.2.4  氣體火花問隙開關設計的要素    4.2.5  氣體開關的試驗  4.3  氣體火花間隙開關    4.3.1  觸發(fā)管型三電極間隙開關    4.3.2  場畸變型三電極間隙開關  4.4  偽火花PSS開關    4.4.1  偽火花放電現象及其特點    4.4.2  偽火花開關的工作原理    4.4.3  偽火花開關的自擊穿特性    4.4.4  偽火花開關的觸發(fā)特性  4.5  機械問隙開關  4.6  火花間隙開關的觸發(fā)系統    4.6.1  對觸發(fā)系統的要求    4.6.2  脈沖電壓觸發(fā)系統    4.6.3  機械間隙開關的觸發(fā)系統  4.7  參考文獻5  沖擊電流測量技術  5.1  概述  5.2  測量分流器    5.2.1  對分流器的要求    5.2.2  分流器的設計    5.2.3  分流器的誤差  5.3  Rogowski線圈電流互感器    5.3.1  Rogowski線圈測量電流的原理    5.3.2  兩種積分形式的電流互感器    5.3.3  電流互感器測量回路的頻率特性    5.3.4  電流互感器的誤差    5.3.5  Rogowski線圈的設計實例  5.4  沖擊分壓器    5.4.1  沖擊分壓器的傳輸特性    5.4.2  沖擊電阻分壓器    5.4.3  電容分壓器    5.4.4  阻容分壓器  5.5  數字存儲示波器    5.5.1  數字存儲示波器的工作原理和特點    5.5.2  數字存儲示波器的主要技術指標    5.5.3  TDS系列數字存儲示波器的特點及主要性能指標  5.6  峰值電壓測試儀器    5.6.1  數字峰值電壓測試儀器的硬件結構    5.6.2  數字峰值電壓測試儀器的軟件設計    5.6.3  數字峰值電壓測試儀器的誤差分析    5.6.4  數字峰值電壓測試儀器的抗干擾措施    5.6.5  數字峰值電壓測試儀器的功能  5.7  沖擊電流測量系統的誤差分析    5.7.1  轉換單元刻度因數對測量精度的影響    5.7.2  系統參考接地點的選取對測試的影響    5.7.3  測量線連接對測試精度的影響    5.7.4  電磁干擾對測試精度的影響  5.8  參考文獻6  沖擊電流測量系統試驗  6.1  沖擊電流測量系統試驗準則    6.1.1  刻度因數試驗    6.1.2  線性度試驗準則    6.1.3  短期穩(wěn)定性試驗    6.1.4  動態(tài)特性試驗  6.2  用于沖擊電流測量系統試驗的電源    6.2.1  方波電壓源的原理    6.2.2  方波電流源的原理    6.2.3  沖擊電流測量系統檢定用裝置  6.3  沖擊電流測量系統組件的試驗    6.3.1  轉換裝置試驗    6.3.2  指示或記錄儀表的試驗  6.4  沖擊電流測量系統的不確定度  6.5  參考文獻7  沖擊電流自動化系統及應用  7.1  沖擊電流自動化系統的組成結構  7.2  沖擊電流自動化系統的電磁兼容    7.2.1  沖擊電流環(huán)境的電磁干擾    7.2.2  系統抗電磁干擾的設計  7.3  避雷器用非線性電阻片沖擊電流自動化系統    7.3.1  非線性電阻片沖擊電流自動化系統的結構    7.3.2  非線性電阻片沖擊電流自動化系統的控制    7.3.3  避雷器用非線性電阻片沖擊電流自動化系統的軟件管理    7.3.4  非線性電阻片V—I測量系統  7.4  非線性電阻片沖擊方波能量自動化系統    7.4.1  方波能量自動化系統的結構及控制    7.4.2  方波能量的測試方法    7.4.3  沖擊方波能量自動化系統的軟件  7.5  SPD組合波自動化系統    7.5.1  CWG自動化系統的結構    7.5.2  CWG自動化系統的控制    7.5.3  CWG自動化系統的軟件管理  7.6  SPD沖擊電流自動化系統    7.6.1  SPD沖擊電流試驗    7.6.2  SPD沖擊電流自動化系統    7.6.3  SPD沖擊電流自動化系統的控制    7.6.4  SPD沖擊電流自動化系統的軟件  7.7  壓敏電阻能量耐受自動化系統    7.7.1  半波沖擊電流自動化系統的硬件    7.7.2  半波沖擊電流的測試原理    7.7.3  半波沖擊電流的控制與測試軟件    7.7.4  半波沖擊電流的技術難點及調試    7.7.5  半波沖擊電流能量耐受自動化系統  7.8  參考文獻附錄

章節(jié)摘錄

　　1　沖擊電流發(fā)生器的基本原理　　1.1　概　述　　在電力設備電氣絕緣高電壓試驗技術中，人們關注的焦點主要集中在交、直流及沖擊電壓等試驗上。為了檢驗電氣設備在大氣過電壓及操作過電壓下的絕緣性能，需要產生雷電和操作沖擊波的設備——沖擊電壓發(fā)生器。但是，大氣過電壓及　　操作過電壓下設備絕緣的破壞不僅僅因為高場強引起絕緣材料的擊穿，還和此時流過的大電流所伴隨而來的熱和力的破壞作用有關，因此，同樣需要產生模擬這些大電流的設備——沖擊電流發(fā)生器。此外，為限制電力系統過電壓而設計的金屬氧化物避雷器MOA(Metal Oxide Arresters)用非線性電阻片和用于低壓配電系統的浪涌保護器SPD(Surge Protective Devices)的試驗及通信設備、電子設備的雷擊試驗，均需要能產生各種波形的沖擊電流發(fā)生器。　　目前，沖擊電流發(fā)生器的應用已超出電力運行部門和電工制造部門，在核物理、激光、脈沖功率技術、電磁兼容、電子設備雷擊試驗、氣象防雷及SPD的研究和　　應用領域，對沖擊電流發(fā)生器的需求呈增加趨勢，且對沖擊電流幅值及波形種類的　　要求大大超過了電工部門，沖擊電流幅值可高達數百千安以上。沖擊電流的波形除由文獻，規(guī)定的標準波形1／20ps,4／10 Ps、8／20 Ps、30／80戶s、2 ms外，根據　　IECl051—1E43和IEC61643—1，等標準，尚有10／350 tLs、l0／1 000弘s等波形。根據IEC及GB相關標準規(guī)定，被試品在沖擊試驗中，除了對沖擊電流發(fā)生器的開路電壓波形有要求外，對短路電流也有相應要求，這部分內容將放到第三章中詳細敘述。

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