3.2.1. Каскадний генератор постійного струму

Одержати високі напруги постійного струму в сотні й тисячі кіловольт можливо за допомогою схем випрямлення й множення випрямлених високих напруг (каскадний генератор).

Схема каскадного генератора постійного струму складається зі схем подвоєння напруги, з'єднаних у багаторазовій послідовності. Напруга на виході каскадного генератора дорівнює:

U_вых = 2  n U_m ,

де n — число щаблів (схем подвоєння) у каскаді; U_m — амплітудне значення напруги живильного трансформатора.

3.3. Імпульсні випробувальні установки

Для випробування ізоляції високовольтного електроустаткування грозовими й комутаційними імпульсами використаються генератори імпульсних напруг (ГІН).

Грозові впливи відтворюються стандартними імпульсами напруги: повною й зрізаною хвилями. Стандартні імпульси (1,2/50 або 2,0) можна одержати на установці, схема якої наведена на мал. 3.7.

Зарядка ємностей З відбувається паралельно, а розряджаються вони послідовно, що приводить до додавання зарядних напруг щаблів.

Рис. 3.7. Принципова електрична схема ГІН з одностороннєю зарядкою: Т — високовольтний трансформатор; V — випрямляч; RЗАХ -опір для обмеження зарядного струму; R1—R20 — зарядні опори; F1—F11 — іскрові проміжки; З — ємності щабля ГІН; CП ' — "паразитні" ємності; RФ, СФ — фронтові опір і ємність; RР — розрядний опір; RН — опір навантаження

Для забезпечення практично однакової зарядки всіх конденсаторів до U₀ необхідно дотримувати умову: R₁…R₂₀<<R_зах. При напрузі U₀ пробивається тільки F₁. Ємність розряджається в контурі С — R₂ — F₁, але R₂ велике (десятки кілоом). У перший момент розрядка йде по С — С_П' — F₁ (Х_с=1/ωС, ω — кругова частота порядку мегагерц, отже, Х_с – мале). С_п' швидко заряджається до U₀. Тоді до F₂ прикладене подвоєна зарядна напруга U₀. Тому F₂ може мати відстань в 2 рази більше, ніж F₁ і т.д.

Для регулювання параметрів імпульсу напруги й одержання стандартної хвилі використовуються елементи R_Ф – фронтовий опір, C_Ф – фронтова ємність, R_Р – розрядний опір. Довжину фронту формують C_Ф і R_Ф, довжину імпульсу — R_Σ , тобто R_Р разом з R_н.

t_ф=3,24R_ф С_ф

t_в = 0,7С_ГІНR_Σ.

Зміна амплітуди імпульсу регулюється зміною відстані між кульовими електродами F₁, F₂, … F₁₀... Проміжок F₁₁ служить для відділення зарядної ємності ГІН від навантаження при зарядці конденсаторів постійною напругою, щоб виключити вплив постійної зарядної напруги на навантаження.

ГІН використовується для випробування ізоляції високовольтного устаткування. Внутрішня ізоляція випробовується прикладенням 3-х імпульсів повних і 3-х імпульсів зрізаних позитивної й негативної полярності.

3.3.1. Генератор імпульсів струму (гіс)

Генератори імпульсів струму використовуються для імітації дії імпульсів струму великої амплітуди. Електрична схема ГІС наведена на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Електрична схема ГІТ: V – високовольтний випрямляч; RЗАХ – опір для обмеження зарядного струму; С1 - Сn – батарея конденсаторів; Р – розрядник керований; Rн – навантаження; L – індуктивність розрядного контуру

Після спрацьовування розрядника Р батарея конденсаторів розряджається на опір навантаження. Наприклад, у канал розряду після пробою. Величина струму визначається, у першу чергу, індуктивністю і ємністю розрядного контуру

(3.1)

де U₀ – зарядна напруга; L — індуктивність контуру; С = n·С₁ (якщо С₁=С₂=…=С_n) — ємність розрядного контуру.