Elektronika | Felsőoktatás » Nagyfeszültség előállítása

Nagyfeszültség előállítása Vizsgálófeszültségek fajtái: •Váltakozó feszültség, •egyenfeszültség, •aperiodikus feszültséghullám, •nagyfrekvenciás, csillapodó feszültséghullám. Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Próbatranszformátor lépcsős felépítésű nagyfeszültségű tekercse: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Szigetelés igénybevételének megosztása két félre osztott tekerccsel és félfeszültségen lévő vasmaggal: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Szigetelés igénybevételének megosztása két félre osztott tekerccsel és félfeszültségen lévő vasmaggal: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Szigetelő házba épített olajszigetelésű transzformátor: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Osztott tekercsű

próbatranszformátor a földtől szigetelt házzal és vasmaggal: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása A kapacitív terhelésű próbatranszformátor helyettesítő kapcsolása és vektorábrája: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Nyitott vasmagos próbatranszformátor szerkezete: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása A kapacitív terhelés kiegyenlítése a próbatranszformátor elé beiktatott fojtótekerccsel: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Lépcsős transzformátorok: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Dessauer-féle lépcsős transzformátor kapcsolása: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Dessauer-féle lépcsős transzformátor kapcsolása: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Kaszkád transzformátor kapcsolása: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség

előállítása Kaszkád transzformátor kapcsolása: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Osztott tekercsű transzformátor kisfeszültségű tekerccsel a nagyfeszültségű oldalon: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Dessauer-rendszerű 3x750 kV-os próbatranszformátor: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Dessauer-rendszerű 3x750 kV-os próbatranszformátor: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása A próbatranszformátor táplálása: Kis teljesítmény estén: •ellenállásos feszültségosztó vagy •toroidtranszformátor; nagyobb teljesítményre: •szinkron generátor, •indukciós szabályzó vagy •fluxusáttereléssel működő feszültségszabályzó transzformátor. Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Egyfázisú indukciós szabályzó elvi felépítése: U (α ) = U1 (1 − cos α ) Ipari frekvenciájú

váltakozófeszültség előállítása Feszültségszabályozó transzformátor rövidrezárt tolótekerccsel: 1. kétszeres menetszámú primer tekercs; 2. egyszeres menetszámú szekunder tekercs; R rövidrezárt mozgó tekercs; F mágneses fluxus Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Fogazott vasmagú tolótekercses transzformátor: a) vázlatos szerkezet, b) a tekercsek kapcsolása Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Egy állandó áttételű (A) és egy szabályozó (S) egységből álló feszültségszabályozó transzformátor kapcsolása: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Az áram és feszültség hullámalakjának torzulása a próbatranszformátor táplálókörének különböző pontjain: Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Váltakozó próbafeszültség előállítása rezgőkörrel Soros gerjesztésű rezgőkör: a) kapcsolás; b) elvi helyettesítő

kapcsolás; c) vektorábra Ipari frekvenciájú váltakozófeszültség előállítása Váltakozó próbafeszültség előállítása rezgőkörrel Párhuzamos gerjesztésű rezgőkör: a) kapcsolás; b) vektorábra Nagy egyenfeszültség előállítása Nagy egyenfeszültség előállítása Egyenfeszültség paraméterei: Hullámosság: U CS max − U CS min h= 2 Lineáris középérték: U = U CS min + h Polaritás: A földhöz viszonyítva pozitív vagy negatív. Nagyfeszültségű egyenirányítók Félvezető dióda a) vezető állapotban; b) záró állapotban Nagyfeszültségű egyenirányítók Diódákból összeállított nagyfeszültségű egyenirányító feszültségvezérlő ellenállásokkal és kondenzátorokkal Nagyfeszültségű egyenirányítók A vákuumdióda üzemállapotai: a) vezető állapot; b) záró állapot a) b) Nagyfeszültségű egyenirányítók Fűtőtranszformátor vákuumdiódához: Nagyfeszültségű

egyenirányítók A dióda üzemállapotát helyettesítő kapcsoló: a) vezető állapot; b) záró állapot a) b) Nagyfeszültségű egyenirányítók Egyutas egyenirányító: Nagyfeszültségű egyenirányítók Graetz-kapcsolású (2 utas) egyenirányító: Feszültségnövelő egyenirányító kapcsolások Villard-kapcsolás: U = = U C + U CS sin ωt = U CS (1 + sin ωt ) Feszültségnövelő egyenirányító kapcsolások Villard-kapcsolás: Feszültségnövelő egyenirányító kapcsolások Greinacher-kapcsolású egyenirányító: Feszültségnövelő egyenirányító kapcsolások Greinacher-kapcsolású egyenirányító: Feszültségnövelő egyenirányító kapcsolások Kaszkád egyenirányító: Feszültségnövelő egyenirányító kapcsolások A kaszkád egyenirányító egy fokozatának feszültségviszonyai terhelés esetén: Elektrosztatikus generátorok Van de Graaff-generátor: a) külső gerjesztésű; b) öngerjesztő a) b)

Elektrosztatikus generátorok Elektrosztatikus dobgenerátor: Elektrosztatikus generátorok Kondenzátorgenerátor működési elve: Aperiodikus feszültséghullám előállítása A lökőfeszültség és a kapcsolási hullám előírt jellemzői Lökőfeszültség-hullám: Jellemző paraméterek: - U: csúcsérték, tűrés ± 3% - Th: homlokidő, tűrés ± 30% - Tf : félérték idő, tűrés ± 20% A lökőfeszültség és a kapcsolási hullám előírt jellemzői Kapcsolási feszültséghullám: Jellemző paraméterek: - Ucs: csúcsérték, tűrés ± 3% - Tcs: csúcsidő, tűrés ± 20% - Tf : félérték idő, tűrés ± 60% A lökőfeszültség és a kapcsolási hullám előírt jellemzői Lökőhullám Túlfeszültség hullám Kapcsolási túlfeszültség T h [ µ s] T f [ µ s] 1,2 50 8 20 200 – 500 2500 E ESD: meredek felfutású, néhány ns-os impulzus M C Burst: néhány ns-os impulzusokból álló csomag A lökőfeszültség és a

kapcsolási hullám előírt jellemzői Levágott feszültséghullámok: a) homlokon; b) háton levágott hullám a) b) A feszültséghullám analitikai kifejezése Ideális lökőfeszültség-hullám előállítása két, exponenciálisan csökkenő feszültségből: U (t ) = U 0 (e − at − e − bt ) A feszültséghullám analitikai kifejezése Szabványos (1,2/50) lökőfeszültség-hullám Fourierspektruma: Lökésgerjesztő áramkörök Általános elvi kapcsolás Lökésgerjesztő áramkörök Működése: •U tölti RT-n keresztül a CL kapacitást •UCL feszültség növekszik, amikor UCL eléri a szikraköz(SZ) átütési feszültségét, akkor a szikraköz átüt •RT>>RCS ezért CL CT-t tölti RCS-n és SZ-n keresztül mivel RK>RCS miatt CL töltésének legnagyobb része CT-be töltődik át, kialakul a hullám „homloka” •UcL = Uki esetén mindkét kondenzátor (CL, CT) kisül, kialakul a hullám „háta” Lökésgerjesztő

áramkörök A lökéshullám és a lökésgerjesztő paramétereinek meghatározása: 1 1 U ki (t ) = U ⋅ ⋅ ⋅ (e − at − e −bt ) Rcs ⋅ Ct b − a 1 C L + CT b= ⋅ Th C L ⋅ CT ⋅ RCS Uki: U: 1 1 a= ⋅ T f (C L + CT ) ⋅ RK a szikraköz távolságának állításával változtatható változtatása az impulzusok gyakoriságát befolyásolja Lökésgerjesztő áramkörök Sokszorozó kapcsolás: Lökésgerjesztő áramkörök Négyfokozatú lökésgerjesztő konkrét elemei: Lökésgerjesztők szerkezete Gyújtószikraköz indításának vázlata: Lökésgerjesztők szerkezete Kis induktivitású, nagy feszültségű ellenállás: Nagyfrekvenciás csillapodó feszültséghullám előállítása Nagyfrekvenciás csillapodó feszültséghullám Lengő feszültséghullámok: a) egyenfeszültségű összetevő csillapodik gyorsabban; b) váltakozó feszültségű összetevő csillapodik gyorsabban a) b) Nagyfrekvenciás csillapodó

feszültséghullám Lengő feszültséghullám előállítása: a) kapcsolás; b) elvi helyettesítő vázlat