專利名稱：用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及功率輸入變換為浪涌功率輸出的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
模擬雷擊浪涌電流測試系統(tǒng)，又稱沖擊電流發(fā)生器，是通過儲能電容器的瞬時(shí)放電形成大電流，對SPD、壓敏電阻、防雷箱等防雷保護(hù)裝置以及器件進(jìn)行模擬雷擊試驗(yàn)，從而驗(yàn)證這些器件是否能滿足對雷電引起的大電流、過電壓起到吸收和抑制作用，也可用來對電源系統(tǒng)、電子產(chǎn)品等在雷擊的環(huán)境中的抗干擾能力進(jìn)行測試和驗(yàn)證；該設(shè)備也可用應(yīng)用于其他科研分析，比如電磁脈沖防護(hù)等領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)是使用不同的儀器分別產(chǎn)生單一波形，試驗(yàn)儀器投資較大，使用也不方便，控制白動化程度不高，而多種波形發(fā)生器需要控制的器件多，涉及各個(gè)波形模塊互鎖問題，采用傳統(tǒng)的繼電器控制模式會人大增加控制難度。現(xiàn)有沖擊電流發(fā)生裝置存在以下幾點(diǎn)技術(shù)問題:1、開關(guān)耐壓的問題:沖擊電流發(fā)生器主回路部分(電容器、調(diào)波電阻等)是工作在高壓環(huán)境下，一般充電電壓在60kV以上，通常所用的電氣開關(guān)也無法實(shí)現(xiàn)這么高的電壓。2、開關(guān)接觸點(diǎn)耐電流要求:沖擊電流發(fā)生器一般輸出電流較大，開關(guān)必須滿足在較大的瞬時(shí)電流下觸點(diǎn)不會粘連、灼傷，這就要求開關(guān)接觸點(diǎn)接觸性能良好，無表面點(diǎn)接觸或者表面線接觸，盡量小(無)接觸電阻。3、開關(guān)必須要有可靠的反饋信號:在高壓的環(huán)境下，任何的電氣開關(guān)都會被擊穿、損壞，甚至高壓傳入控制，導(dǎo)致控制癱瘓。但是，如果只有開關(guān)的控制信號而無反饋，系統(tǒng)將無法判斷開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，在高壓設(shè)備的運(yùn)行中是很危險(xiǎn)的問題，比如在8/20 μ S狀態(tài)下，由于某些原因，其中的某個(gè)開關(guān)損壞了，本來應(yīng)該是打開狀態(tài)，使電容器串聯(lián)，但此時(shí)開關(guān)是閉合狀態(tài)，電容器并聯(lián)，那么充電的過程還是按照串聯(lián)的方式充電，即將實(shí)際17kV的電容按照60kV的電壓充電，此時(shí)的電容器肯定會由于耐壓無法達(dá)到而擊穿，甚至爆炸。因此必須解決反饋信號的耐壓問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，該沖擊電流發(fā)生器有效避免了 I類波形到II類波形轉(zhuǎn)換時(shí)的缺陷，大大提高了安全性能并延長了設(shè)備的使用壽命；可產(chǎn)生多種波形、提高了器件的利用率并減少了部件組件，大大降低了電容器的部分殘余電壓所帶來的危害。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，包括控制器、高壓直流充電模塊、多波形切換模塊、用于放置待測樣品的測試臺、位于多波形切換模塊與測試臺之間的用于控制其通斷的間隙球；所述PLC控制器，用于產(chǎn)生控制用于波形切換的開關(guān)組通斷的信號，從而控制所述高壓直流充電模塊充電和多波形切換模塊的波形切換；所述高壓直流充電模塊用于對多波形切換模塊進(jìn)行充電；所述多波形切換模塊給測試臺提供沖擊電流；氣動執(zhí)行單元，包括氣缸和安裝于氣缸和氣源之間的電磁閥，此電磁閥響應(yīng)來自PLC控制器信號從而驅(qū)動氣缸內(nèi)活塞桿運(yùn)動；所述多波形切換模塊中放電回路包括若干個(gè)電容器、調(diào)波電阻單元和用于波形切換的開關(guān)組；所述放電回路中開關(guān)組其各自的上銅板固定于所述氣缸的活塞桿上，動觸塊安裝于所述上銅板下表面；狀態(tài)反饋機(jī)構(gòu)，包括連桿和行程開關(guān)，此連桿一端位于所述活塞桿行程內(nèi)下端且靠近開關(guān)組，此連桿另一端安裝到行程開關(guān)上，當(dāng)氣源驅(qū)動活塞桿至下端時(shí)驅(qū)動所述連桿運(yùn)動從而觸發(fā)行程開關(guān)，此行程開關(guān)另一端與所述PLC控制器連接，從而將開關(guān)組的當(dāng)前狀態(tài)實(shí)時(shí)傳遞給PLC控制器。上述技術(shù)方案進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案如下:1.上述方案中，所述調(diào)波電阻單元包括第一調(diào)波電阻組和第二調(diào)波電阻組，所述第一調(diào)波電阻組由若干電阻并聯(lián)組成，所述第二調(diào)波電阻組由若干電阻并聯(lián)組成。2.上述方案中，所述第一電容器和第二電容器中電容均采用20kV32yFX2的電容。3.上述方案中，所述連桿下設(shè)有用于其復(fù)位的彈性部件，此彈性部件包括上、下?lián)醢搴臀挥谏?、下?lián)醢逯g的彈簧。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):1.本實(shí)用新型用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，手動切換時(shí)，由于需要將電容器的并聯(lián)和串聯(lián)連接方式進(jìn)行切換，切換使用的銅排需要多大20多塊，調(diào)波電阻需要更換20多塊，更換需要消耗時(shí)間約30分鐘，測試人員如果在測試過程中需要2種波形進(jìn)行切換，則需要浪費(fèi)大量的時(shí)間在波形切換上。本實(shí)用新型通過重新對多波形切換模塊中放電回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，其提高了器件的利用率并減少了部件組件，大大降低了電容器的部分殘余電壓所帶來的危害，避免操作員接觸設(shè)備高壓部件、增強(qiáng)設(shè)備操作安全性，方便了在多種波形之間進(jìn)行切換，達(dá)到操作員在人機(jī)界面通過設(shè)置可以自動完成波形的切換，從而節(jié)約勞動時(shí)間、提高勞動效率；同時(shí)，只需要再觸摸屏上選擇波形模式，即可實(shí)現(xiàn)自動切換，整個(gè)過程只需最多IOS即可完成；再次，也不需要人為去接觸電容器等高壓部件。從而大大提高設(shè)備使用的人身安全性能。2.本實(shí)用新型用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，在自動切換中，每個(gè)開關(guān)組接觸點(diǎn)都有反饋信號，如果任何一個(gè)切換點(diǎn)未切換到位則系統(tǒng)會檢測故障并顯示，從而使系統(tǒng)無法運(yùn)行，保護(hù)了設(shè)備的安全操作，也降低了操作人員的技術(shù)水平需求這樣導(dǎo)致操作人員需要較高的高壓設(shè)備專業(yè)技能，也避免操作人員在更換波形狀態(tài)時(shí)容易造成漏換、誤換等問題，某些地方的失誤(如調(diào)波電阻使用錯(cuò)誤等)可能會導(dǎo)致輸出波形錯(cuò)誤，而有些地方的失誤(如電容器串并聯(lián)方式)則會導(dǎo)致安全隱患，比如當(dāng)需要從I類波形到II類波形轉(zhuǎn)換時(shí)，本應(yīng)為每組4臺電容器串聯(lián)，若操作使用將其中某一臺電容器忘記拆除銅排(A點(diǎn)到B點(diǎn))，無形中等同于將這臺電容器短接，在充電的時(shí)候當(dāng)充電電壓高與于上面電容器時(shí)，則可能是上面電容器損壞、甚至爆炸，而本實(shí)用新型有效避免了這種情況的產(chǎn)生。

圖1是本實(shí)用新型沖擊電流發(fā)生裝置原理示意圖一；圖2是本實(shí)用新型沖擊電流發(fā)生裝置原理示意圖二 ；圖3是本實(shí)用新型多波形切換模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型狀態(tài)反饋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖一；圖5是本實(shí)用新型狀態(tài)反饋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖二。以上附圖中:1、測試臺；2、放電回路；3、間隙球；4、第一電容器單元；41、第一電容器；411、上電容；412、下電容；5、第二電容器單兀；51、第二電容器；6、調(diào)波電阻單兀；61、第一調(diào)波電阻組；62、第二調(diào)波電阻組；7、第一導(dǎo)線；8、第二導(dǎo)線；9、第三導(dǎo)線；10、PLC控制器；11、高壓直流充電模塊；12、多波形切換模塊；13、氣動執(zhí)行單元；14、活塞桿；15、狀態(tài)反饋機(jī)構(gòu)；16、連桿；17、行程開關(guān)；18、彈性部件；19、上擋板；20、下?lián)醢澹?1、彈簧。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:實(shí)施例:一種用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，包括PLC控制器10、高壓直流充電模塊11、多波形切換模塊12、用于放置待測樣品的測試臺1、位于多波形切換模塊12與測試臺I之間的用于控制其通斷的間隙球3 ；所述PLC控制器10，用于產(chǎn)生控制用于波形切換的開關(guān)組通斷的信號，從而控制所述高壓直流充電模塊11充電和多波形切換模塊12的波形切換；所述高壓直流充電模塊11用于對多波形切換模塊12進(jìn)行充電；所述多波形切換模塊給測試臺I提供沖擊電流；氣動執(zhí)行單元13，包括氣缸和安裝于氣缸和氣源之間的電磁閥，此電磁閥響應(yīng)來自PLC控制器10信號從而驅(qū)動氣缸內(nèi)活塞桿14運(yùn)動；所述多波形切換模塊12中放電回路2包括至少4個(gè)第一電容器41并聯(lián)組成的第一電容器單兀4、與第一電容器單兀4并聯(lián)的第一開關(guān)組K1、K2、與所述第一電容器41數(shù)目相等的第二電容器51并聯(lián)組成的第二電容器單元5、與第二電容器單元5并聯(lián)的第二開關(guān)組Κ3、Κ4和調(diào)波電阻單元6 ；所述第一電容器單元4中第一電容器41依次與第二電容器單元5中第二電容器51串聯(lián)連接并位于放電回路2兩端之間，所述第一電容器41和第二電容器51均由串聯(lián)的上電容411、下電容412組成，第一電容器單元4中各第一電容器41的上電容411、下電容412之間接點(diǎn)通過第一導(dǎo)線7串聯(lián)，第二電容器單元5中各第二電容器51的上電容411、下電容412之間接點(diǎn)通過第二導(dǎo)線8串聯(lián)，第一電容器單元4中各下電容412與第二電容器單元5中各上電容411的接點(diǎn)通過第三導(dǎo)線9串聯(lián)；第三導(dǎo)線9與第一開關(guān)組Κ1、Κ2和第二開關(guān)組Κ3、Κ4之間的接點(diǎn)電連接；所述調(diào)波電阻單元6包括第一調(diào)波電阻組61和第二調(diào)波電阻組62，第一導(dǎo)線7 —端經(jīng)第三開關(guān)組Κ5、Κ6與第二導(dǎo)線8 一端連接，第一調(diào)波電阻組61與所述第三開關(guān)組Κ5、Κ6和第二導(dǎo)線8的接點(diǎn)之間設(shè)置有第四開關(guān)組Κ7、Κ8，所述第二電容器單元5另一端與第二調(diào)波電阻組62之間設(shè)置有第五開關(guān)組K9、KlO0狀態(tài)反饋機(jī)構(gòu)15，包括連桿16和行程開關(guān)17，此連桿16 —端位于所述活塞桿14行程內(nèi)下端且靠近開關(guān)組，此連桿16另一端安裝到行程開關(guān)17上，當(dāng)氣源驅(qū)動活塞桿14至下端時(shí)驅(qū)動所述連桿16運(yùn)動從而觸發(fā)行程開關(guān)17，此行程開關(guān)17另一端與所述PLC控制器10連接，從而將開關(guān)組的當(dāng)前狀態(tài)實(shí)時(shí)傳遞給PLC控制器10。上述第一調(diào)波電阻組61由若干電阻并聯(lián)組成，所述第二調(diào)波電阻組62由若干電阻并聯(lián)組成。上述第一電容器41和第二電容器42中電容均采用20kV32yFX2的電容。
本實(shí)施例多波形的沖擊電流發(fā)生器具體工作過程如下:在主回路中，10臺電容器，每臺電容器內(nèi)部存在2個(gè)電容即電容器芯，每組2臺，若要實(shí)現(xiàn)8/20放電回路，則需要每組的2臺(4個(gè))電容器進(jìn)行串聯(lián)，然后5組進(jìn)行并聯(lián)，即開關(guān)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8全部打開，K9，KlO兩個(gè)臺開關(guān)閉合，從而形成總電容量40 μ F，最高電壓80kV，通過R1’ R15’的8/20調(diào)波電阻單元放電，可輸出標(biāo)準(zhǔn)8/20 μ s波形。若要實(shí)現(xiàn)10/350放電回路，則需要每組的2臺(4個(gè))電容器全部并聯(lián)，5組并聯(lián)，即開關(guān)KU Κ2、Κ3、Κ4、Κ5、Κ6、Κ7、Κ8全部閉合，Κ9，KlO兩臺開關(guān)打開，此時(shí)形成總電容量640 μ F，最高電壓20kV，通過R1’ R15’的10/350調(diào)波電阻放電，可輸出標(biāo)準(zhǔn)10/350 μ s波形。氣動單元:氣動開關(guān)選擇汽缸作為動作結(jié)構(gòu),通過壓縮空氣驅(qū)動，與控制單元的連接使用PVC氣管連接，從而保證了高壓單元與控制單元的電氣隔離。開關(guān)觸點(diǎn):采用銅塊平面接觸，上觸頭為固定觸頭，下觸頭為活動觸頭，在汽缸壓力作用下會自動與上觸頭完全配合，達(dá)到平面接觸目的。反饋信號:當(dāng)汽缸運(yùn)行至到位狀態(tài)后，采用絕緣連桿，將信號傳送至機(jī)械開關(guān)，從而達(dá)到高壓部分的信號狀態(tài)監(jiān)測目的。采用上述用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置時(shí)，手動切換時(shí)，由于需要將電容器的并聯(lián)和串聯(lián)連接方式進(jìn)行切換，切換使用的銅排需要多大20多塊，調(diào)波電阻需要更換20多塊，更換需要消耗時(shí)間約30分鐘，測試人員如果在測試過程中需要2種波形進(jìn)行切換，則需要浪費(fèi)大量的時(shí)間在波形切換上。本實(shí)用新型通過重新對多波形切換模塊中放電回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，其提高了器件的利用率并減少了部件組件，大大降低了電容器的部分殘余電壓所帶來的危害，避免操作員接觸設(shè)備高壓部件、增強(qiáng)設(shè)備操作安全性，方便了在多種波形之間進(jìn)行切換，達(dá)到操作員在人機(jī)界面通過設(shè)置可以自動完成波形的切換，從而節(jié)約勞動時(shí)間、提高勞動效率；同時(shí)，只需要再觸摸屏上選擇波形模式，即可實(shí)現(xiàn)自動切換，整個(gè)過程只需最多IOS即可完成；再次，也不需要人為去接觸電容器等高壓部件。從而大大提高設(shè)備使用的人身安全性能；其次，在自動切換中，每個(gè)開關(guān)組接觸點(diǎn)都有反饋信號，如果任何一個(gè)切換點(diǎn)未切換到位則系統(tǒng)會檢測故障并顯示，從而使系統(tǒng)無法運(yùn)行，保護(hù)了設(shè)備的安全操作，也降低了操作人員的技術(shù)水平需求這樣導(dǎo)致操作人員需要較高的高壓設(shè)備專業(yè)技能，也避免操作人員在更換波形狀態(tài)時(shí)容易造成漏換、誤換等問題，某些地方的失誤(如調(diào)波電阻使用錯(cuò)誤等)可能會導(dǎo)致輸出波形錯(cuò)誤，而有些地方的失誤(如電容器串并聯(lián)方式)則會導(dǎo)致安全隱患，比如當(dāng)需要從I類波形到II類波形轉(zhuǎn)換時(shí)，本應(yīng)為每組4臺電容器串聯(lián)，若操作使用將其中某一臺電容器忘記拆除銅排(Α點(diǎn)到B點(diǎn))，無形中等同于將這臺電容器短接，在充電的時(shí)候當(dāng)充電電壓高與于上面電容器時(shí)，則可能是上面電容器損壞、甚至爆炸，而本實(shí)用新型有效避免了這種情況的產(chǎn)生。上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，其特征在于: 包括PLC控制器(10)、高壓直流充電模塊(11 )、多波形切換模塊(12)、用于放置待測樣品的測試臺(I)、位于多波形切換模塊(12)與測試臺(I)之間的用于控制其通斷的間隙球(3)； 所述PLC控制器(10)，用于產(chǎn)生控制用于波形切換的開關(guān)組通斷的信號，從而控制所述高壓直流充電模塊(11)充電和多波形切換模塊(12)的波形切換； 所述高壓直流充電模塊(11)用于對多波形切換模塊(12 )進(jìn)行充電； 所述多波形切換模塊給測試臺(I)提供沖擊電流； 氣動執(zhí)行單元(13)，包括氣缸和安裝于氣缸和氣源之間的電磁閥，此電磁閥響應(yīng)來自PLC控制器(10)信號從而驅(qū)動氣缸內(nèi)活塞桿(14)運(yùn)動； 所述多波形切換模塊(12)中放電回路(2)包括若干個(gè)電容器、調(diào)波電阻單元(6)和用于波形切換的開關(guān)組； 所述放電回路(2)中開關(guān)組其各自的上銅板(19)固定于所述氣缸的活塞桿(14)上，動觸塊(20 )安裝于所述上銅板(19 )下表面； 狀態(tài)反饋機(jī)構(gòu)(15 )，包括連桿(16 )和行程開關(guān)(17 )，此連桿(16 ) —端位于所述活塞桿(14)行程內(nèi)下端且靠近開關(guān)組，此連桿(16)另一端安裝到行程開關(guān)(17)上，當(dāng)氣源驅(qū)動活塞桿(14)至下端時(shí)驅(qū)動所述連桿(16)運(yùn)動從而觸發(fā)行程開關(guān)(17)，此行程開關(guān)(17)另一端與所述PLC控制器(10)連接，從而將開關(guān)組的當(dāng)前狀態(tài)實(shí)時(shí)傳遞給PLC控制器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，其特征在于:所述調(diào)波電阻單元(6 )包括第一調(diào)波電阻組(61)和第二調(diào)波電阻組(62 )，所述第一調(diào)波電阻組(61)由若干電阻并聯(lián)組成，所述第二調(diào)波電阻組(62)由若干電阻并聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，其特征在于:所述連桿(16)下設(shè)有用于其復(fù)位的彈性部件(18)，此彈性部件(18)包括上、下?lián)醢?19、20)和位于上、下?lián)醢逯g的彈簧(21)。
專利摘要本實(shí)用新型一種用于浪涌測試的沖擊電流發(fā)生裝置，包括控制器、高壓直流充電模塊、多波形切換模塊、用于放置待測樣品的測試臺、位于多波形切換模塊與測試臺之間的用于控制其通斷的間隙球；氣動執(zhí)行單元，包括氣缸和安裝于氣缸和氣源之間的電磁閥，此電磁閥響應(yīng)來自PLC控制器信號從而驅(qū)動氣缸內(nèi)活塞桿運(yùn)動；狀態(tài)反饋機(jī)構(gòu)，包括連桿和行程開關(guān)，此連桿一端位于所述活塞桿行程內(nèi)下端且靠近開關(guān)組，此連桿另一端安裝到行程開關(guān)上，此行程開關(guān)另一端與所述PLC控制器連接。本實(shí)用新型沖擊電流發(fā)生裝置有效避免了I類波形到II類波形轉(zhuǎn)換時(shí)的缺陷，大大提高了安全性能并延長了設(shè)備的使用壽命，大大降低了電容器的部分殘余電壓所帶來的危害。
文檔編號G01R1/28GK202994862SQ20122070765
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者黃學(xué)軍, 趙濤寧, 蔡省洋, 王嬌, 張毅 申請人:蘇州泰思特電子科技有限公司