1. Kirish

Impuls kuchlanish generatori chaqmoq impulsi kuchlanishlari va o'zgaruvchan impuls kuchlanishlari kabi impulsli to'lqin shakllarini ishlab chiqaradigan yuqori kuchlanishli qurilmadir. Bu yuqori kuchlanishli sinov laboratoriyalari-dagi asosiy uskunadir. Uning asosiy qoʻllanilishi elektr quvvat qurilmalarida impuls kuchlanish sinovlarini oʻtkazishdir-jumladan, chaqmoq impulsi toʻliq toʻlqinlari, chaqmoq impulslarining kesilgan toʻlqinlari va oʻzgaruvchan impuls toʻlqinlari-izolyatsiya ishlashini tekshirish. Energiya tizimlaridagi yuqori kuchlanishli elektr jihozlarini ishga tushirishdan oldin, odatda, haddan tashqari kuchlanish sharoitida uning izolyatsiyasini baholash uchun impuls kuchlanish sinovlari talab qilinadi.

Energiya tizimining kuchlanish darajasining doimiy o'sishi va qayta tiklanadigan energiya uskunalarining jadal rivojlanishi bilan elektr tarmog'ining xavfsiz va ishonchli ishlashini ta'minlashda impulsli kuchlanish generatorlarining ahamiyati yanada oshdi.

2. Ishlash printsipi

Impuls kuchlanish generatorlari odatda Marks sxemasidan foydalanadi (1924 yilda Ervin Otto Marks tomonidan taklif qilingan), uning asosiy kontseptsiyasi parallel zaryadlash va bir nechta kondansatör bosqichlarini ketma-ket zaryadsizlantirishdir.

Asosiy ish jarayoni quyidagicha: har bir bosqichli kondansatör zaryadlovchi rezistorlar orqali parallel ravishda ulanadi va rektifikator zanjiri orqali oldindan belgilangan kuchlanishga zaryadlanadi. Hozirgi vaqtda himoya rezistori odatda zaryadlovchi rezistordan taxminan o'n baravar kattaroqdir, bu ham rektifikator uskunasini himoya qiladi, ham har bir bosqichli kondansatörning nisbatan bir xil zaryadlanishini ta'minlaydi. Birinchi{2}}bosqichdagi uchqun bo'shlig'i tutash pulsi tomonidan ishga tushirilganda, qolgan bosqichlardagi oraliq uchqun bo'shliqlari haddan tashqari kuchlanish va uchqun nurlanishi tufayli ketma-ket buziladi. Barcha uchqun bo'shliqlari ishlagandan so'ng, bosqich kondensatorlari oldingi (to'lqin-old) rezistorlar orqali ketma-ket ulanadi va yuk kondensatoriga tushadi. Umumiy seriyali sig'im C / n ga aylanadi va umumiy kuchlanish nV ga aylanadi (bu erda n - bosqichlar soni). Yukning sig'imi nisbatan kichik bo'lgani uchun u tezda zaryadlanadi va keyin bosqich kondensatorlari bilan birga quyruq (to'lqin{7}}quyruq) rezistorlari orqali zaryadsizlanadi. Shunday qilib, yuk kondensatori bo'ylab qisqa{9}}davomlik yuqori-kuchlanishli impuls to'lqin shakli hosil bo'ladi.

Impuls kuchlanish to'lqin shakli old- va quyruq-rezistorlar qiymatlarini o'zgartirish orqali sozlanishi mumkin; amplituda zaryadlovchi kuchlanish bilan boshqariladi va polaritni rektifikator stack ulanishlarini almashtirish orqali o'zgartirish mumkin.

So'nggi yillarda energiya elektronikasining rivojlanishi bilan barcha{0}}qattiq-Marks generatori muhim tadqiqot yo'nalishiga aylandi. An'anaviy gaz-uchqun-bo'shliq kalitlaridan farqli o'laroq, barcha{5}}qattiq holat{6}}generatorlar asosiy kalit sifatida MOSFET kabi yarim o'tkazgich qurilmalardan foydalanadilar, ular FPGAlar tomonidan ta'minlangan aniq boshqaruv bilan modulli ko'p darajali Marks topologiyasida joylashtirilgan. Bunday yangi generatorlar hajmi va vaznini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, shu bilan birga zaryadsizlanishning takrorlanish tezligi va to'lqin shaklining moslashuvchanligini yaxshilaydi.

3. Tizim tarkibi

To'liq impulsli kuchlanish generatori sinov tizimi odatda quyidagi komponentlardan iborat:

Zaryadlovchi qurilma– zaryadlovchi transformator, yuqori kuchlanishli kremniy rektifikator, himoya rezistor, doimiy doimiy kuchlanish boʻluvchi va avtomatik topraklama moslamasini oʻz ichiga oladi. Zaryadlovchi transformator tarmoq chastotasi kuchlanishini oshiradi, so'ngra bosqich kondansatkichlarini zaryad qilish uchun DC ga to'g'rilanadi.
Generatorning asosiy korpusi- bir nechta impuls kondansatkichlari, uchqun bo'shliqlari, oldingi rezistorlar, quyruq rezistorlari, zaryadlovchi rezistorlar va izolyatsion tayanchlarni o'z ichiga oladi. Asosiy korpus minora yoki ustun konstruktsiyasida qurilgan bo'lib, yuqori chiqish kuchlanishiga erishish uchun bosqich kondansatkichlari ketma-ket ulangan. Foydalanishga ko'ra, u tashqi makon turi, yopiq turg'un turdagi yoki yopiq harakatlanuvchi turga bo'linadi.
Boshqarish uskunalari- zamonaviy boshqaruv tizimlari odatda raqamli o'lchash va nazorat qilish tizimiga ega bo'lgan PLC (Programmable Logic Controller) atrofida joylashgan. Ular doimiy{1}}oqim zaryadini avtomatik boshqarish, kuchlanish va oqim monitoringi, uchqun bo‘shlig‘i masofasini avtomatik sozlash-, otishmani ishga tushirish va haddan tashqari oqim/kuchlanishdan himoya qilish kabi funksiyalarni faollashtiradi.
O'lchov tizimi- impulsli kuchlanish to'lqin shaklini to'g'ri qayd etish va tahlil qilish uchun ishlatiladigan dampingli sig'imli kuchlanish bo'luvchisi, o'lchash kabellari, raqamli yozuvchi yoki osiloskop va boshqalardan iborat.

4. Standart to'lqin shakllari va texnik talablar

Izolyatsiyani sinovdan o'tkazish uchun standart impulsli kuchlanish to'lqin shakllari yuqori voltli sinov texnikasi uchun xalqaro va milliy standartlarda belgilangan:

Chaqmoq impulsi to'liq to'lqini: oldingi vaqt T₁=1.2 ms (ruxsat etilgan og'ish ±30% bilan), yarim qiymati T₂=50 ms (±20%) uchun vaqt.
O'tish impulsi to'lqini: oldingi vaqt Tcr=250 ms, yarim qiymat T₂=2500 ms.gacha bo'lgan vaqt.
Chaqmoq impulsi tug'ralgan to'lqin: 2 dan 6 mks oralig'ida tug'ralgan.
Tik-old to'lqin: oldingi vaqt juda qisqa, tikligi 1000 kV/ms yoki undan yuqori.

Impuls kuchlanish generatorlarini ishlab chiqarish va tekshirish birinchi navbatda quyidagi standartlarga amal qiladi:

DL/T 848.5 – Yuqori kuchlanishli sinov qurilmalari uchun umumiy texnik shartlar – 5-qism: Impulsli kuchlanish generatorlari (300 kV dan 4800 kV gacha nominal kuchlanishlarga va 5 kJ dan 480 kJ gacha bo‘lgan nominal energiyaga tegishli).
GB/T 16927.1/.2 – Yuqori kuchlanishni sinash texnikasi seriyasi.
IEC 60060 – Xalqaro elektrotexnika komissiyasining yuqori voltli sinov texnikasi-standartlari.
GB 311.1 – Yuqori kuchlanishli uzatish va transformatsiya uskunalari uchun izolyatsiyani muvofiqlashtirish.

5. Qo'llash sohalari

Impuls kuchlanish generatorlari quyidagi sohalarda keng qo'llaniladi:

Elektr qurilmalaridagi turdagi sinovlar va muntazam sinovlar - Transformatorlar, asboblar transformatorlari, vtulkalar, izolyatorlar, kuchlanish to'xtatuvchilari, GIS va boshqa uzatish va tarqatish uskunalari odatda chaqmoq va kommutatsiya impulsi kuchlanish sinovlarini talab qiladi. Bularga toʻliq{1}}toʻlqin impulslariga chidamlilik sinovlari va toʻgʻrilangan{2}}toʻlqin impulslari sinovlari kiradi, ular chaqmoq chaqishi va oʻtish kuchlanishlari ostida uskunaning izolyatsiyaga chidamliligini tekshirish uchun ishlatiladi.
Izolyatsiyani tadqiq qilish - Atmosferadagi haddan tashqari kuchlanish (chaqmoq) va o'tish kuchlanishiga duchor bo'lgan elektr jihozlarining izolyatsiyalash ko'rsatkichlarini o'rganish uchun foydalaniladi.
Qayta tiklanadigan energiya uskunalarini sinovdan o‘tkazish – Shamol energiyasi, fotovoltaik va boshqa qayta tiklanadigan manbalar integratsiyasi bilan ko‘p{0}}ko‘taruvchi transformatorlar va kommutatorlar qattiq impuls kuchlanish sinovlarini talab qiladi.
Ilmiy tadqiqotlar - Elektromagnit moslashuv tadqiqotlari, tushirish mexanizmini o'rganish va impulsli quvvat texnologiyasi kabi sohalarda ham keng qo'llaniladi.

6. Rivojlanish tendentsiyalari

Energiya tizimlari ultra-yuqori kuchlanishlar va kattaroq razvedka sari harakatlanar ekan, impuls kuchlanish ishlab chiqaruvchi sanoati quyidagi tendentsiyalarni ko'rsatmoqda:

Razvedka va avtomatlashtirish - Zamonaviy impulsli kuchlanish generatorlari odatda PLC{0}}asosidagi avtomatik boshqaruv tizimlari bilan jihozlangan bo'lib, ular avtomatik parametrlarni sozlash, avtomatik ishga tushirish va sinov ma'lumotlarini avtomatik yozib olish va tahlil qilish imkonini beradi. Sinov ketma-ketligi asosan avtomatlashtirilgan operatsiyaga erishish uchun sensorli ekran interfeyslari orqali dasturlashtirilishi mumkin. Ba'zi tizimlar potentsial test og'ishlarini aniqlash va ko'rsatish uchun yordamchi diagnostika funktsiyalarini birlashtira boshladi.
Kompaktlik va barcha-qattiq{1}}holat – Qattiq holatdagi kalitlarga asoslangan yangi generatorlar tovush va og‘irlikni sezilarli darajada kamaytirishi, zaryadsizlanishning takrorlanish tezligini oshirishi va to‘lqin shaklining moslashuvchanligini oshirishi mumkin. An'anaviy uchqun bo'shliqlari o'rniga quvvat elektron qurilmalaridan foydalanadigan barcha-qattiq-Marks generatorlari rivojlanishning muhim yo'nalishiga aylandi.
Raqamlashtirish va ulanish – Zamonaviy generatorlar anʼanaviy yorugʻlik nurlari osiloskoplari oʻrniga raqamli yozuv qurilmalari va yuqori aniqlikdagi kartalarni ishlatadi, bu esa avtomatik toʻlqin shakllarini tahlil qilish va hisobot yaratish imkonini beradi. Ba'zi qurilmalar ma'lumotlar almashinuvi uchun tarmoq ulanishlari orqali laboratoriya ma'lumotlarini boshqarish tizimlari bilan interfeysga kirishlari mumkin.
Yuqori aniqlik va yuqori ishonchlilik - Yaxshilangan sensor texnologiyasi va signalni qayta ishlash algoritmlari orqali o'lchov aniqligi va takrorlanuvchanligi doimiy ravishda oshirildi. Hozirgi vaqtda odatiy uskunaning zaryadlash kuchlanishining beqarorligi ± 1% ichida nazorat qilinishi mumkin.
Ko‘p funksiyalilik – Yagona generator turli xil standart va{0}}standart bo‘lmagan to‘lqin shakllarini, jumladan, chaqmoqning to‘liq to‘lqinlari, kesilgan to‘lqinlar, almashinadigan to‘lqinlar, tebranuvchi to‘lqinlar va tik{1}}old to‘lqinlar, turli dastur stsenariylariga mos kelishi mumkin.

7. Xulosa

Yuqori kuchlanishni sinovdan o'tkazish sohasidagi asosiy qurilma sifatida impulsli kuchlanish generatorining texnik darajasi quvvat uskunalari izolyatsiyasining ishlashini tekshirishning aniqligi va ishonchliligiga bevosita ta'sir qiladi. An'anaviy Marks sxemasidan zamonaviy barcha-qattiq{3}}holat topologiyalarigacha va qo'lda ishlashdan aqlli avtomatik boshqaruvgacha bo'lgan impuls kuchlanish generatori texnologiyasi sezilarli o'zgarishlarni boshdan kechirmoqda. Ultra{5}}yuqori{6}}yuqori kuchlanishli elektr tarmoqlarining uzluksiz rivojlanishi, qayta tiklanadigan energiya qurilmalarining o‘sishi va raqamli transformatsiyaning rivojlanishi bilan impulsli kuchlanish generatorlari energiya tizimlarining xavfsiz va ishonchli ishlashini ta’minlashda muhim rol o‘ynashda davom etmoqda.