專利名稱：應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器的制作方法
技術領域：
本發明涉及功率輸入變換為浪涌功率輸出的技術領域，尤其涉及一種應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器。
背景技術：
模擬雷擊浪涌電流測試系統，又稱沖擊電流發生器，是通過儲能電容器的瞬時放電形成大電流，對SPD、壓敏電阻、防雷箱等防雷保護裝置以及器件進行模擬雷擊試驗，從而驗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、電子產品等在雷擊的環境中的抗干擾能力進行測試和驗證；該設備也可用應用于其他科研分析，比如電磁脈沖防護等領域。現有技術是使用不同的儀器分別產生單一波形，試驗儀器投資較大，使用也不方便，控制白動化程度不高，而多種波形發生器需要控制的器件多，涉及各個波形模塊互鎖問題，采用傳統的繼電器控制模式會人大增加控制難度。現有沖擊電流發生裝置存在以下幾點技術問題:1、開關耐壓的問題:沖擊電流發生器主回路部分(電容器、調波電阻等)是工作在高壓環境下，一般充電電壓在60kV以上，通常所用的電氣開關也無法實現這么高的電壓。2、開關接觸點耐電流要求:沖擊電流發生器一般輸出電流較大，開關必須滿足在較大的瞬時電流下觸點不會粘連、灼傷，這就要求開關接觸點接觸性能良好，無表面點接觸或者表面線接觸，盡量小(無)接觸電阻。3、開關必須要有可靠的反饋信號:在高壓的環境下，任何的電氣開關都會被擊穿、損壞，甚至高壓傳入控制，導致控制癱瘓。但是，如果只有開關的控制信號而無反饋，系統將無法判斷開關的運行狀態，在高壓設備的運行中是很危險的問題，比如在8/20 μ S狀態下，由于某些原因，其中的某個開關損壞了，本來應該是打開狀態，使電容器串聯，但此時開關是閉合狀態，電容器并聯，那么充電的過程還是按照串聯的方式充電，即將實際17kV的電容按照60kV的電壓充電，此時的電容器肯定會由于耐壓無法達到而擊穿，甚至爆炸。因此必須解決反饋信號的耐壓問題。
發明內容本發明目的是提供一種應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，該應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器保證了沖擊電流發生器輸出電流較大和頻繁切換波形模式時，保證裝置性能的穩定性和安全性，避免了在較大的瞬時電流下觸點粘連、灼傷，接觸性能良好，無表面點接觸或者表面線接觸；可產生多種波形、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。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，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；[0010]所述PLC控制器，用于產生控制用于波形切換的開關組通斷的信號，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，此電磁閥響應來自PLC控制器信號從而驅動氣缸內活塞桿運動；所述多波形切換模塊中放電回路包括若干個電容器、調波電阻單元和用于波形切換的開關組；所述放電回路中開關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；所述開關組其各自的靜觸塊通過一半球形棒固定于一基座上并在靜觸塊和基座之間留有間隙，位于半球形棒上端的半球形面嵌入靜觸塊下表面凹槽內，半球形棒下端嵌入基座的凹槽內，基座固定于下銅板上，靜觸塊一端面通過軟電線帶連接到下銅板上；狀態反饋機構，包括連桿和行程開關，此連桿一端位于上銅板下方且高于所述靜觸塊所在平面，此連桿另一端安裝到行程開關上，此行程開關另一端與所述PLC控制器連接，從而將開關組的當前狀態實時傳遞給PLC控制器。上述技術方案進一步改進技術方案如下:1.上述方案中，所述調波電阻單元包括第一調波電阻組和第二調波電阻組，所述第一調波電阻組由若干電阻并聯組成，所述第二調波電阻組由若干電阻并聯組成。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，所述下銅板安裝于一固定座上。4.上述方案中，所述連桿下設有用于其復位的彈性部件，此彈性部件包括上、下擋板和位于上、下擋板之間的彈簧。由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:1.本發明應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，手動切換時，由于需要將電容器的并聯和串聯連接方式進行切換，切換使用的銅排需要多大20多塊，調波電阻需要更換20多塊，更換需要消耗時間約30分鐘，測試人員如果在測試過程中需要2種波形進行切換，則需要浪費大量的時間在波形切換上。本發明通過重新對多波形切換模塊中放電回路進行設計，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，避免操作員接觸設備高壓部件、增強設備操作安全性，方便了在多種波形之間進行切換，達到操作員在人機界面通過設置可以自動完成波形的切換，從而節約勞動時間、提高勞動效率；同時，只需要再觸摸屏上選擇波形模式，即可實現自動切換，整個過程只需最多IOS即可完成；再次，也不需要人為去接觸電容器等高壓部件。從而大大提高設備使用的人身安全性能。2.本發明應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，所述開關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；所述開關組其各自的靜觸塊通過一半球形棒固定于一基座上并在靜觸塊和基座之間留有間隙，可以保證在I類波形到II類波形轉換時能自適應調整從而保證靜觸塊和動觸塊之間面接觸，保證了沖擊電流發生器輸出電流較大和頻繁切換波形模式時，保證裝置性能的穩定性和安全性，避免了在較大的瞬時電流下觸點粘連、灼傷，接觸性能良好，無表面點接觸或者表面線接觸；其次，靜觸塊一端面通過導電線連接到下銅板上，既避免了由于半球形棒位于靜觸塊和動觸塊之間帶來的導電性能下降和穩定性差的缺陷，由提高了導電性。3.本發明應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，在自動切換中，每個開關組接觸點都有反饋信號，如果任何一個切換點未切換到位則系統會檢測故障并顯示，從而使系統無法運行，保護了設備的安全操作，也降低了操作人員的技術水平需求這樣導致操作人員需要較高的高壓設備專業技能，也避免操作人員在更換波形狀態時容易造成漏換、誤換等問題，某些地方的失誤(如調波電阻使用錯誤等)可能會導致輸出波形錯誤，而有些地方的失誤(如電容器串并聯方式)則會導致安全隱患，比如當需要從I類波形到II類波形轉換時，本應為每組4臺電容器串聯，若操作使用將其中某一臺電容器忘記拆除銅排(A點到B點)，無形中等同于將這臺電容器短接，在充電的時候當充電電壓高與于上面電容器時，則可能是上面電容器損壞、甚至爆炸，而本發明有效避免了這種情況的產生。
圖1是本發明沖擊電流發生器原理示意圖一；圖2是本發明沖擊電流發生器原理示意圖二 ；圖3是本發明多波形切換模塊結構示意圖；圖4是本發明沖擊電流發生器局部結構示意圖一；圖5是本發明沖擊電流發生器局部結構示意圖二 ；圖6是本發明沖擊電流發生器局部結構示意圖三；圖7是本發明沖擊電流發生器中狀態反饋機構結構示意圖一；圖8是本發明沖擊電流發生器中狀態反饋機構結構示意圖二。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、調波電阻單兀；61、第一調波電阻組；62、第二調波電阻組；7、第一導線；8、第二導線；9、第三導線；10、PLC控制器；11、高壓直流充電模塊；12、多波形切換模塊；13、氣動執行單元；14、活塞桿；15、靜觸塊；16、半球形棒；161、半球形面；17、基座；18、下銅板；19、上銅板；20、動觸塊；21、狀態反饋機構；22、連桿；23、行程開關；24、彈性部件；25、上擋板；26、下擋板；27、彈簧；28、彈簧。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:實施例:一種應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，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，用于產生控制用于波形切換的開關組通斷的信號，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進行充電；所述多波形切換模塊給測試臺I提供沖擊電流；[0041]氣動執行單元13，包括氣缸和安裝于氣缸和氣源之間的電磁閥，此電磁閥響應來自PLC控制器10信號從而驅動氣缸內活塞桿14運動；所述多波形切換模塊12中放電回路2包括至少4個第一電容器41并聯組成的第一電容器單兀4、與第一電容器單兀4并聯的第一開關組K1、K2、與所述第一電容器41數目相等的第二電容器51并聯組成的第二電容器單元5、與第二電容器單元5并聯的第二開關組Κ3、Κ4和調波電阻單元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之間接點通過第一導線7串聯，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之間接點通過第二導線8串聯，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的接點通過第三導線9串聯；第三導線9與第一開關組Κ1、Κ2和第二開關組Κ3、Κ4之間的接點電連接；所述調波電阻單元6包括第一調波電阻組61和第二調波電阻組62，第一導線7 —端經第三開關組Κ5、Κ6與第二導線8 一端連接，第一調波電阻組61與所述第三開關組Κ5、Κ6和第二導線8的接點之間設置有第四開關組Κ7、Κ8，所述第二電容器單元5另一端與第二調波電阻組62之間設置有第五開關組Κ9、Κ10。所述第一開關組Κ1、Κ2、第二開關組Κ3、Κ4、第三開關組Κ5、Κ6、第四開關組Κ7、Κ8和第五開關組Κ9、KlO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；所述第一開關組Κ1、Κ2、第二開關組Κ3、Κ4、第三開關組Κ5、Κ6、第四開關組Κ7、Κ8和第五開關組Κ9、Κ10其各自的靜觸塊15通過一半球形棒16固定于一基座17上并在靜觸塊15和基座17之間留有間隙，位于半球形棒16上端的半球形面161嵌入靜觸塊15下表面凹槽內，半球形棒16下端嵌入基座17的凹槽內，基座17固定于下銅板18上，靜觸塊15一端面通過軟電線帶連接到下銅板18上；狀態反饋機構21，包括連桿22和行程開關23，此連桿22 —端位于上銅板19下方且高于所述靜觸塊15所在平面，此連桿22另一端安裝到行程開關23上，此行程開關23另一端與所述PLC控制器10連接，從而將開關組的當前狀態實時傳遞給PLC控制器10。上述第一調波電阻組61由若干電阻并聯組成，所述第二調波電阻組62由若干電阻并聯組成。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。上述下銅板安裝于一固定座28上。上述連桿22下設有用于其復位的彈性部件24，此彈性部件24包括上、下擋板25、26和位于上、下擋板之間的彈簧27。本實施例沖擊電流發生裝置具體工作過程如下:在主回路中，10臺電容器，每臺電容器內部存在2個電容即電容器芯，每組2臺，若要實現8/20放電回路，則需要每組的2臺(4個)電容器進行串聯，然后5組進行并聯，即開關K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8全部打開，K9，KlO兩個臺開關閉合，從而形成總電容量40 μ F，最高電壓80kV，通過R1’ R15’的8/20調波電阻單元放電，可輸出標準8/20 μ s波形。若要實現10/350放電回路，則需要每組的2臺(4個)電容器全部并聯，5組并聯，即開關K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8全部閉合，K9，KlO兩臺開關打開，此時形成總電容量640 μ F，最高電壓20kV，通過R1’ R15’的10/350調波電阻放電，可輸出標準10/350 μ s波形。氣動單元:氣動開關選擇汽缸作為動作結構,通過壓縮空氣驅動，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。開關觸點: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，達到平面接觸目的。反饋信號:當汽缸運行至到位狀態后，采用絕緣連桿，將信號傳送至機械開關，從而達到高壓部分的信號狀態監測目的。采用上述沖擊電流發生器時，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，避免操作員接觸設備高壓部件、增強設備操作安全性，方便了在多種波形之間進行切換，達到操作員在人機界面通過設置可以自動完成波形的切換，從而節約勞動時間、提高勞動效率。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，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)，用于產生控制用于波形切換的開關組通斷的信號，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，此電磁閥響應來自PLC控制器(10)信號從而驅動氣缸內活塞桿(14)運動； 所述多波形切換模塊(12)中放電回路(2)包括若干個電容器、調波電阻單元(6)和用于波形切換的開關組； 所述放電回路(2)中開關組其各自的上銅板(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； 所述開關組各自的靜觸塊(15)通過一半球形棒(16)固定于一基座(17)上并在靜觸塊(15)和基座(17)之間留有間隙，位于半球形棒(16)上端的半球形面(161)嵌入靜觸塊(15)下表面凹槽內，半球形棒(16)下端嵌入基座(17)的凹槽內，基座(17)固定于下銅板(18)上，靜觸塊(15) —端面通過軟電線帶連接到下銅板(18)上； 狀態反饋機構(21)，包括連桿(22 )和行程開關(23 )，此連桿(22 )—端位于上銅板(19 )下方且高于所述靜觸塊(15)所在平面，此連桿(22 )另一端安裝到行程開關(23 )上，此行程開關(23)另一端與所述PLC控制器(10)連接，從而將開關組的當前狀態實時傳遞給PLC控制器(10)。
2.根據權利要求1所述的沖擊電流發生器，其特征在于:所述調波電阻單元(6)包括第一調波電阻組(61)和第二調波電阻組(62)，所述第一調波電阻組(61)由若干電阻并聯組成，所述第二調波電阻組(62)由若干電阻并聯組成。
3.根據權利要求1所述的沖擊電流發生器，其特征在于:所述下銅板安裝于一固定座(28)上。
4.根據權利要求1所述的沖擊電流發生器，其特征在于:所述連桿(22)下設有用于其復位的彈性部件(24)，此彈性部件(24)包括上、下擋板(25、26 )和位于上、下擋板之間的彈簧(27)。
專利摘要本實用新型公開一種應用于雷擊浪涌測試的沖擊電流發生器，包括給測試臺提供沖擊電流的多波形切換模塊；氣動執行單元，包括氣缸和安裝于氣缸和氣源之間的電磁閥；多波形切換模塊包括若干個電容器、調波電阻單元和開關組；放電回路中開關組其各自的上銅板固定于所述氣缸的活塞桿上，動觸塊安裝于上銅板下表面；開關組其各自的靜觸塊通過一半球形棒固定于一基座上并在靜觸塊和基座之間留有間隙，位于半球形棒上端的半球形面嵌入靜觸塊下表面凹槽內；狀態反饋機構，包括連桿和行程開關，此連桿一端位于上銅板下方且高于所述靜觸塊所在平面，此連桿另一端安裝到行程開關上。本實用新型避免了在較大的瞬時電流下觸點粘連、灼傷，接觸性能良好，無表面點接觸或者表面線接觸。
文檔編號G01R1/28GK202994861SQ20122070765
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者黃學軍, 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