冲击电流发生器

冲击电流发生器是一种能产生冲击大电流的装置。它主要用于模拟雷电冲击电流、操作冲击电流等暂态大电流过程，以检验电气设备耐受冲击电流的能力，如高压开关、绝缘子、避雷器等设备的通流容量试验。

冲击电流发生器

结构组成

充电单元：通常包括充电变压器、整流器和电容器组。充电变压器将市电电压升高到合适的电压等级，整流器把交流电转换为直流电，对电容器组进行充电。例如，在一些小型的冲击电流发生器中，充电变压器可以将220V的市电升高到几千伏，经过整流后为电容器充电，充电电压可以根据试验要求在一定范围内调节。储能电容器组：这是冲击电流发生器的核心储能部件。它由多个电容器并联组成，能够储存大量的电能。当需要产生冲击电流时，这些电容器可以在短时间内释放储存的电能。电容器的电容值和额定电压决定了储能的大小和输出冲击电流的能量。例如，在大型的高压电器试验中，储能电容器组的总电容可能达到数千微法，能够储存足够的能量来产生幅值高达几百千安的冲击电流。放电开关：它控制电容器组的放电过程，是产生冲击电流的关键部件。常见的放电开关有球隙开关、触发真空开关等。球隙开关是利用两个金属球电极之间的气体放电来导通电路，其优点是结构简单、通流能力强；触发真空开关则是在真空环境下通过触发极来控制主电极间的导通，具有动作迅速、分散性小的特点。例如，在精确控制冲击电流波形的试验中，触发真空开关能够更准确地在指定时刻导通，使产生的冲击电流波形更符合试验标准。波形调节元件：包括电感、电阻等元件。通过调节这些元件的参数，可以改变冲击电流的波形。例如，在模拟雷电冲击电流试验时，需要调节电感和电阻，使产生的冲击电流波形与标准雷电冲击电流波形（如8/20μs波形，即波头时间为8μs，半峰值时间为20μs）相匹配。

工作原理

首先，充电单元对储能电容器组充电，使电容器组储存足够的电能。当达到设定的充电电压后，触发放电开关导通。此时，电容器组中的电能通过放电回路（包括波形调节元件和试品）快速释放，形成冲击电流。根据电路的电感、电容和电阻参数，可以用公式（在振荡放电情况下）等来大致计算冲击电流的大小和波形，其中是冲击电流，是电流幅值，是角频率，是时间。在实际应用中，会通过复杂的电路理论和试验调试来精确控制冲击电流的波形和幅值，以满足不同电气设备的试验要求。

冲击电流发生器的主要特点包括:

1.产生高幅度、短时间的电流脉冲:冲击电流发生器可以产生幅值很高(几十千安到几百千安)、时间很短(几微秒到几毫秒)的电流脉冲。这种特性非常适用于对电气设备进行耐冲击试验。

2.输出波形接近标准冲击波形:常见的标准冲击波形包括1.2/50μs和8/20μs等,冲击电流发生器可以产生符合这些标准波形的电流脉冲。

3.能量大:冲击电流发生器能够储存和释放大量的能量,通常达到数百千焦或更高。这种大的能量输出能够模拟实际中可能出现的严酷环境。

4.易于控制和调整:冲击电流发生器一般配备有控制单元,可以方便地设置输出电流的幅值、波形等参数。

5.可重复性好:冲击电流发生器可以重复产生相同的标准冲击波形,便于进行可靠性测试。

6.可移动性强:现代的冲击电流发生器体积和重量都比较小,便于现场使用和运输。

总之,冲击电流发生器是一种用于模拟和测试电气设备耐冲击能力的重要仪器设备。其独特的电流输出特性是其主要特点。