Разработка высоковольтного стенда для импульсных испытаний энергоемких резисторов

Александр [Aleksandr] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]; Павел [Pavel] Михайлович [M.] Стальков [Stal′kov]

doi:10.24160/1993-6982-2017-2-88-95

Александр [Aleksandr] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]
Павел [Pavel] Михайлович [M.] Стальков [Stal′kov]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2017-2-88-95

Ключевые слова: стенд, импульсные испытания, высоковольтный вакуумный коммутатор, электронно-лучевой вентиль, компьютерное моделирование электрических схем

Аннотация

Для испытания устройств, например энергоемких резисторов, на устойчивость к высоковольтному импульсному воздействию разработан стенд, построенный на основе вакуумного коммутатора или электронно-лучевого вентиля (ЭЛВ), позволяющий формировать тестовые треугольные или прямоугольные импульсы. Амплитуда импульсов — до 30 кВ. Длительность импульсов определяется электрической емкостью конденсаторов и активным сопротивлением в цепи разряда. Электрическая емкость конденсаторных батарей разработанного стенда — 40…640 мкФ, предполагается работа на нагрузку с активным сопротивлением 300…5000 Ом. Фронт импульса определяется индуктивностью и активным сопротивлением разрядной цепи. В разрядную цепь введен ограничительный резистор сопротивлением 5 Ом и реактор индуктивностью 0,1 мГн. Период повторения ограничен мощностью источника постоянного напряжения питания и предельным значением тока зарядного устройства. Источник постоянного напряжения питания содержит высоковольтный силовой трехфазный трансформатор с естественным воздушным охлаждением и трехфазный выпрямитель, собранный по схеме Ларионова. Все диоды выпрямителя имеют индивидуальную принудительную систему охлаждения. Зарядное устройство активно-резистивное, ограничивающее зарядный ток, выполненное с использованием нескольких высоковольтных резисторов, соединенных последовательно, на максимальное напряжение до 30 кВ мощностью до 2,5 кВт с принудительной системой воздушного охлаждения. Наиболее прогрессивно использование в качестве ограничительного элемента устойчивого к короткому замыканию электронно-лучевого вентиля (ЭЛВ) с пентодной вольт-амперной характеристикой на максимальный постоянный ток до 2А, например ЭЛВ 2/200. Его применение позволяет повысить надежность работы зарядного устройства стенда благодаря способности вентиля к ограничению тока заранее выставленным значением анодного тока вентиля. Максимальное значение тока вентиля определяется напряжением на управляющем электроде. В качестве коммутатора используется высоковольтный вакуумный разрядник с камерой КДВ-10-20/1000 на напряжение замыкания до 35 кВ и пиковый ток до 51 кА. Для возможности безопасной настройки цифровой измерительной аппаратуры разработана макетная электрическая схема стенда в масштабе по напряжению 1:100. Проведены экспериментальные исследования энергоемкого резистора сопротивлением около 330 Ом на устойчивость к воздействию импульса напряжением до 20 кВ, разрядом емкости 340 мкФ. Получены положительные результаты. Для определения предельных значений режимов работы коммутатора, вентиля, сопротивления нагрузки, периода повторения, а также оптимизации номиналов электротехнических элементов схемы проводится компьютерное моделирование электрической схемы стенда в программе EWB.

Сведения об авторах

Александр [Aleksandr] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]

Учёная степень: доктор технических наук

Место работы: ФГУП «Всероссийский электротехнический институт»

Должность: начальник отдела

Павел [Pavel] Михайлович [M.] Стальков [Stal′kov]

Учёная степень: кандидат технических наук

Место работы: ФГУП «Всероссийский электротехнический институт»

Должность: старший научный сотрудник

Литература

1. ГОСТ 1516.2—97. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции.

2. Щербаков А.В. Электронно-лучевые вентили для высоковольтных импульсных устройств // Электротехника. 2014. Т. 1. № 2. С. 38—43.

3. КДВ-10-20/1000 УХЛ2 | 106-Дугогасительные камеры. URL: intrademsk.ru›106-dugogasitelnye…kdv-10-20/1000.

4. Переводчиков В.И., Стальков П.М. Разработка электронно-оптических систем высоковольтных электронных приборов с торможением электронного потока на аноде // Прикладная физика. 2012. № 2. С. 49—53.

5. Переводчиков В.И., Щербаков А.В., Трухачев И.М., Ефанов М.М. Особенности создания источников знакопеременного питания высоковольтных электрофильтров на напряжение более 130 кВ // Электрические станции. 2013. № 5. С. 45—49.

6. Щербаков А.В. Эквиваленты нагрузки для источников питания // Электро. 2014. № 3. С. 18—23.
#
1. GOST 1516.2—97. Electrical Equipment and Installations for a.c. Voltage 3 KV and Higher. General Methods of Dielectric Tests. (in Russian).

2. Shcherbakov A.V. Elektronno-Luchevye Ventili dlya Vysokovol'tnykh Impul'snykh Ustroystv // Elektrotekhnika. 2014;1;2;38—43. (in Russian).

3. KDV-10-20/1000 UKHL2 | 106-Dugogasitel'nye Kamery. URL: Intrademsk.ru›106-Dugogasitelnye…KDV-10-20/1000.

4. Perevodchikov V.I., Stal'kov P.M. Razrabotka Elektronno-Opticheskikh Sistem Vysokovol'tnykh Elektronnykh Priborov s Tormozheniem Elektronnogo Potoka na Anode // Prikladnaya Fizika. 2012;2;49—53. (in Russian).

5. Perevodchikov V.I., Shcherbakov A.V., Trukhachev I.M., Efanov M.M. Osobennosti Sozdaniya Istochnikov Znakoperemennogo Pitaniya Vysokovol'tnykh Elektrofil'trov na Napryazhenie Bolee 130 kV //Elektricheskie Stantsii. 2013;5:45—49. (in Russian).

6. Shcherbakov A.V. Ekvivalenty Nagruzki dlya Istochnikov Pitaniya // Elektro. 2014;3:18—23. (in Russian).