انواع و استانداردهای آزمایش تجهیزات ضربه ای صاعقه

تجهیزات ضربه ای رعد و برق: فناوری هسته در آزمایش ولتاژ بالا-

تجهیزات ضربه ای رعد و برق به عنوان دستگاه آزمایش هسته ای در زمینه تست ولتاژ بالا عمل می کند. عملکرد اصلی آن شبیه سازی به روشی کنترل شده، گذرا-ولتاژ بالا و{3}}تکانه های جریان بالا{3} تولید شده توسط تخلیه های رعد و برق طبیعی است، در نتیجه امکان تأیید علمی عملکرد عایق و قابلیت ضد{4}تداخل تجهیزات مختلف قدرت و سیستم های الکترونیکی را فراهم می کند. با ادامه افزایش سطح ولتاژ شبکه برق و افزایش تراکم یکپارچه سازی تجهیزات، آزمایش ضربه رعد و برق به پیوندی حیاتی در کنترل کیفیت محصول و ارزیابی قابلیت اطمینان تبدیل شده است و مشخصات فنی و سیستم های استاندارد آن به طور فزاینده ای اصلاح می شوند.

اصل کار و ترکیب اولیه تجهیزات ضربه ای صاعقه

مفهوم اصلی طراحی تجهیزات ضربه رعد و برق از اصل مدار مارکس سرچشمه می گیرد که اساساً یک ساختار تبدیل انرژی مبتنی بر "شارژ موازی و تخلیه سری" است. در طول فاز شارژ، چندین مرحله از خازن‌های داخل دستگاه به‌طور موازی به منبع تغذیه ولتاژ بالا{1}DC از طریق مقاومت‌های شارژ متصل می‌شوند و هر خازن به‌طور مستقل به مقدار ولتاژ از پیش تعیین‌شده شارژ می‌شود. هنگامی که مرحله تخلیه شروع می شود، شکاف توپ احتراق مرحله اول به طور دقیق ایجاد می شود و باعث می شود شکاف های سری توپ هر مرحله بعدی شکسته شده و به صورت متوالی هدایت شوند. این بلافاصله تمام خازن های مرحله را به حالت اتصال سری تبدیل می کند. سپس ولتاژهای هر خازن روی هم قرار می گیرند و یک شکل موج ولتاژ پالسی با دامنه بسیار بالا و مدت زمان بسیار کوتاه در ترمینال خروجی ایجاد می کنند. این طراحی استفاده از منابع برق با ولتاژ پایین‌تر را برای تولید ولتاژهای ضربه‌ای چند مگا ولت یا حتی ده‌ها مگا ولت امکان‌پذیر می‌سازد که به طور قابل توجهی دشواری و هزینه ساخت تجهیزات را کاهش می‌دهد.

از منظر ترکیب فیزیکی، یک دستگاه کامل تست ضربه صاعقه حداقل از سه جزء اصلی تشکیل شده است: (1) بدنه ژنراتور ولتاژ ضربه، که خازن‌ها، مقاومت‌های شارژ، مقاومت‌های موجی، مقاومت‌های دم موجی، و سوئیچ‌های شکاف را در هر مرحله یکپارچه می‌کند. (2) سیستم اندازه‌گیری، معمولاً شامل یک-تقسیم‌کننده ولتاژ خازنی مقاومتی یا یک دستگاه اندازه‌گیری یکپارچه دیفرانسیل{6}}، همراه با یک ضبط کننده دیجیتال برای بدست آوردن و تجزیه و تحلیل شکل موج. و (3) سیستم کنترل و راه اندازی، مسئول تنظیم ولتاژ شارژ، کنترل زمان تخلیه، و ارائه حفاظت قفل ایمنی. برای برنامه‌هایی که نیاز به آزمایش‌های برش موج دارند، یک دستگاه برش موج اضافی باید نصب شود تا موج ضربه‌ای را در زمان از پیش تعیین‌شده با استفاده از شکاف برش موج موج{11}}قطع کند.

طبقه بندی تجهیزات و پارامترهای فنی

بسته به اهداف شبیه سازی و اهداف آزمایشی، تجهیزات ضربه رعد و برق را می توان به وضوح به دو دسته تقسیم کرد: مولدهای ولتاژ ضربه رعد و برق و مولدهای جریان ضربه رعد و برق. اولی بر شبیه سازی اثرات تنش الکتریکی اضافه ولتاژ صاعقه بر روی سازه های عایق تجهیزات تمرکز دارد، در حالی که دومی بر بازتولید اثرات تنش حرارتی و نیروی الکترومغناطیسی زمانی که جریان صاعقه به اجزای محدود کننده ولتاژ- مانند صاعقه گیرها تزریق می شود، تاکید دارد.

در زمینه آزمایش سیستم قدرت ولتاژ بالا-، موج کامل ضربان رعد و برق استاندارد به عنوان یک شکل موج دوگانه-نمایی با زمان جبهه موج 1.2 میکروثانیه و نیم-زمان پیک 50 میکروثانیه تعریف می‌شود. این پارامترهای شکل موج به طور دلخواه انتخاب نشده‌اند، اما از القاء آماری مبتنی بر داده‌های مشاهدات رعد و برق طبیعی گسترده گرفته شده‌اند، که به طور منطقی ویژگی‌های معمول اضافه ولتاژ صاعقه القایی در خطوط انتقال هوایی را نشان می‌دهند. علاوه بر آزمایش کامل-موج، آزمایش موج قطع شده-ضربه رعد و برق دارای ارزش مهندسی قابل توجهی است. اصطلاحی که «بریدن» نامیده می‌شود به پرش ولتاژ تند ناشی از قطع اجباری موج ضربه‌ای صاعقه از طریق یک شکاف خارجی در طول لبه بالارونده یا مرحله جبهه موج اشاره دارد. زمان برش معمولاً بین 2 تا 5 میکروثانیه تنظیم می شود و پدیده افت ولتاژ ناگهانی ناشی از فلاش اوور عایق در حین برخورد صاعقه را شبیه سازی می کند. برای تجهیزات ولتاژ فوق‌العاده{16}که حداکثر ولتاژ از 800 کیلوولت بیشتر می‌شود، استانداردهای بین‌المللی به طور قابل‌توجهی تحمل مثبت زمان جبهه موج را اصلاح کرده‌اند و آن را تا 100% افزایش داده‌اند و در نتیجه اجازه می‌دهند زمان جبهه موج به 2.4 میکروثانیه برسد. این تنظیم به طور کامل تفاوت‌های ویژگی‌های فیزیکی را در طول فرآیند تخلیه شکاف‌های هوای فوق‌العاده{21}در نظر می‌گیرد و منعکس‌کننده نحوه سازگاری فرمول استاندارد با عملکرد مهندسی است.