高电压技术_西南交通大学7 6 1--教案5 3_W

1、5.2直流高电压试验本节内容5.2.1直流高电压的产生5.2.2直流高电压的测量5.2.3绝缘的直流耐压试验25.2.1直流高电压的产生直流高电压在电气及其他科技领域有着广泛的应用，主要是作为电源使用：冲击电压发生器冲击电流发生器静电喷漆、静电纺织、X射线发生器、等离子体加速以及原子核物理等为了获得直流高电压，最常用的就是变压器和整流装置的组合，另外还有通过静电方式产生直流高压。一体式直流高压发生器分体式直流高压发生器35.2.1 直流高电压的产生1. 半波整流回路应用最广泛的产生直流高压的方法是将交流电压通过整流元件整流而获得。常用的整流设备如图5-14(a)所示的半波整流电路。半波整流是利

2、用二极管的单向导电性，在输入电源为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。图5-14(a) 半波整流电路RL：负载电阻R：保护电阻VD：整流元件C：滤波电容器45.2.1直流高电压的产生图5-14(b)为输出电压波形，整流回路基本参数有三个：输出的额定直流电压（算术平均值）Ud，相应的额定直流电流（平均值）Id，电压脉动系数（纹波系数）S。额定直流电压Ud =Umax+Umin2额定直流电流dI= Ud RL电压脉动系数S = dUUd图5-14(b) 半波整流电路输出波形式中： 为电压脉动幅值， = maxmin255.2.1直流高电压的产生2. 倍压整流回路如图5-

3、15所示，倍压整流电路实际上可看作两个半波电路的叠加，因而它的参数计算可参照半波电路的计算原则进行。电源电压在正、负半周时，电流分别经VD1、VD2对电容充电。图5-15电源变压器两端对地绝缘的倍压电路在电源电压不变的情况下，它的输出电压是半波整流电路的23倍。65.2.1 直流高电压的产生3. 串级直流发生器图5-17(a)为基本倍压整流电路，多级串联起来即可构成串级直流高压发生器，如图5-17(b)。TC1VD112VD2C2当1点电位为负时，电源通过VD1 正，1点为负。向电容C1充电，3点为图5-17(a) 基本倍压整流电路电源电压由-U逐渐升高，3点电位被抬高，VD1截止，VD2导通

4、，电源经C1、VD2向C2充电，2点电位逐渐升高。当电源电压由+U逐渐下降，3点电位下降，VD2截止，VD3导通，C2经VD3向C3充电。图5-17(b) 两极串级直流高压发生器接线图当电源电压再次变正后，电源、C1、C3上的电压串联通过VD4向C4充电。7本节内容5.2.1直流高电压的产生5.2.2直流高电压的测量5.2.3绝缘的直流耐压试验85.2.2 直流高电压的测量1. 高压电阻法高阻可作为放大器或分压器来使用。采用平均值型指示仪表直流电压进行测量时，有下列两种情况：纹波小的直流电压纹波较高的直流电压杂散电容影响很小，可以忽略，造成的测量误差很小，因此不需要对测量高阻进行屏蔽。杂散电容

5、影响不能忽略，会造成测量误差，因此要将高阻进行屏蔽或采用阻容分压器。2. 静电电压表与交流电压的测量原理一样，可测量直流电压的平均值。 但是，当波纹较大时，测量值就不是直流电压平均值。95.2.2直流高电压的测量3. 旋转电位计电极在电场中旋转，由于电极间电容的变化，形成充放电电荷，通过测量充放电电 荷的大小，从而求得直流电压的最大值和平均值的一种装置。旋转电位计的测量精度高， 不确定度在1%以内，结构如图5-18所示。通过检流计电流 ：I= -2 f C1 u1（5-23）C1：旋转电极A与电刷接触时，A与高压侧间的电容u1：旋转电极A与电刷接触时，高压侧电压值图5-18 旋转电位计105.

6、2.2直流高电压的测量4. 标准间隙用球间隙测量直流电压时，会出现放电电压的波动。因此， IEC中规定， 推荐使用如图5-19 所 示 的 间 隙 。测量方法与球间隙一样；常用于求取直流发生装置低压侧电压表的读数与高压侧产生的电压关系。间隙10次放电电压的平均值：Us= 2 + 0.534d(5-24)式中：d间隙距离。图5-19直流电压测量用棒间隙115.2.2 直流高电压的测量5. 标准球间隙测量装置以及测量方法与测量交流电压时一样；由于大气中的灰尘或纤维等，在长时间加压时，放电电压可能会变得特别低。因此，测量直流 电压时，推荐使用间隙。6. 波纹电压的测量图5-20 纹波电压测量如图5-

7、20，在串联的电容、电阻回路上施加含有纹波电压分量Ur 的直流电压Ud。当纹波电压的频率为f 时，电阻R两端的电压为：U = j2pfCRUr / (1+ j2pfCR)(5-27)如果2fCR1时，则UUr可得到纹波电压12本节内容5.2.1直流高电压的产生5.2.2直流高电压的测量5.2.3绝缘的直流耐压试验135.2.3 绝缘的直流耐压试验直流高压能反映设备受潮、劣化和局部缺陷等多方面的问题。它和交流耐压试验相比主要有以下一些特点：直流高压的优点直流高压的缺点 试验设备可以做的比较轻巧，适于现场预防性试验的要求； 在试验的同时可以测量泄露电流； 直流耐压试验比之交流试验更能发现电机端部的绝缘缺陷； 在直流高压下，局部放电较弱。 不如交流试验接近实际情况； 部分被试品在击穿前瞬间的临界泄露电流很大，要求电源容量大；14小结常用变压器和整流元件进行组合获得直流高电压，主要有以下3种方法：半波整流回路、