【正文】 ；輸出電壓U=理論值ΔU，輸出電壓紋波 較小，但是電路復(fù)雜。圖42（b）電路2這種電路結(jié)構(gòu)常常應(yīng)用在人工核反應(yīng)中，高壓變壓器T裝在倍加器中間，同時(shí)向左右兩側(cè)電容充電同時(shí)倍壓，這種電路比向一側(cè)倍加的電路具有更好的負(fù)載特性。圖44(a)只畫出了一個(gè)方向的電路，Vin是逆變器輸出正弦電壓，電容最好選擇CH85型高壓聚笨乙烯電容器，耐壓60kV。二極管最好選擇2CLG100/60型硅堆，耐壓60kV，最大電流100mA。這樣可以保證元器件安全和電源的穩(wěn)定。倍壓整流工作時(shí)，高壓硅堆可以近似看成理想二極管，在輸人負(fù)半周時(shí)，DDDD7導(dǎo)通，DDD6截止。倍壓整流電路可以等效為如圖44(b)所示電路，其充電電路由支路并聯(lián)組成，假設(shè)所有電容值為C，其總的等效電容值C=C1//C3//C5//C7 同理，輸人正半周分析方法與負(fù)半周一樣。 圖44(a) 電路圖 圖44（b） 簡(jiǎn)化電路圖圖44 電路2的倍壓整流分析上述頻率特性與理論值偏離很大的原因，是由于產(chǎn)生了隨頻率變化的附加電壓。產(chǎn)生附加電壓的原因是由于變壓器的非線性工作的一些參數(shù)。圖45(a)為高頻脈沖變壓器等效電路圖。參數(shù)中包括變壓器原、副邊漏感、分布電容和級(jí)間電容。圖45(a) 高頻變壓器等效電路圖圖45（b） 高頻變壓器次級(jí)向量圖圖45高頻脈沖變壓器一般為獲得足夠高輸出電壓，不僅倍壓級(jí)數(shù)大,而且變壓器變比也是很大的。這樣變壓器原、副邊繞組多，特別是副邊繞組承受很高的電壓與尖峰電壓，為了絕緣的需要，原、副邊之間有較厚的絕緣層，漏感較大，副邊電壓較高，層間電壓梯度高。這樣漏感Lpo與分布電容Cpo大，等效負(fù)載為容性。串聯(lián)等效電阻為R，且容抗是大于感抗的。從向量圖可以看出分布電容尖峰電壓高出輸出電壓很多。 倍壓電路參數(shù)選擇根據(jù)要求，選擇工頻倍壓整流電路。選擇圖42（a）倍壓電路類型。由于需要升壓到4000V，所以選擇倍壓級(jí)數(shù)n=4。通過EWB進(jìn)行仿真。圖46仿真電路圖 電纜的實(shí)驗(yàn)特性在一定直流電壓作用下，電力電纜的絕緣電阻可以反映流過它的穩(wěn)定傳導(dǎo)電流的大小。在某一電壓下，電流越大，絕緣電阻越?。浑娏髟叫?，絕緣電阻越大，表明了電力電纜的絕緣電阻在直流電壓作用下的特性。通過以往實(shí)驗(yàn)得知：（1）.電力電纜絕緣電阻的電容電流C1在剛加電壓瞬間很大，電流維持的時(shí)間比電機(jī)和變壓器等其它高壓電氣設(shè)備長(zhǎng)，然后隨著時(shí)間推移較快的下降到零，如圖47所示。電容電流i1是短暫的充電電流，電流的數(shù)值對(duì)同一型號(hào)的電力電纜來(lái)說(shuō)，主要取決于電力電纜的長(zhǎng)度和截面積的大小。圖47 電容電流與時(shí)間關(guān)系（2）. 電力電纜的絕緣電阻在測(cè)試中存在一個(gè)很小的傳導(dǎo)電流i2，如圖48所示，它與時(shí)間無(wú)關(guān)。傳導(dǎo)電流交相當(dāng)于直流電壓加在電阻上而產(chǎn)生的穩(wěn)定電流，它的數(shù)值反映了電力電纜絕緣內(nèi)部受潮的程度，或有否局部缺陷。如果電力電纜絕緣內(nèi)部導(dǎo)電粒子增加，可以引起傳導(dǎo)電流急劇增加，絕緣電阻就變小了。 圖48導(dǎo)電流與時(shí)間關(guān)系（3）. 從圖49中兩部分電流疊加后的曲線可以看出，i0是總電流，i1是電容電流，i2是傳導(dǎo)電流，它是在直流電壓作用下，流過電力電纜絕緣的總電流i0隨時(shí)間變化的曲線?？傠娏鱥0是電容電流i1與吸收電流i2之和，即i0=i1+i2。經(jīng)過足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間后，il衰減到接近于零，只剩下i2，反映在電力電纜絕緣電阻上，就是隨著時(shí)間增長(zhǎng)絕緣電阻數(shù)值逐漸增加。測(cè)試時(shí)可以清楚地看到這種情況。如果測(cè)試的電力電纜長(zhǎng)度和截面積增加，這種現(xiàn)象就更加明顯。圖49電容電流及傳導(dǎo)電流與時(shí)間關(guān)系如果抽象地用等值回路來(lái)代替電力電纜絕緣電阻，可以綜合成如圖410所示的等值回路。圖410能夠幫助我們理解在直流電壓作用下電力電纜絕緣中的兩種電流變化情況。圖410 絕緣電阻的等值回路 參數(shù)選擇根據(jù)電纜的特性，電纜絕緣電阻可以等效成為電阻與電容并聯(lián)的電路，但對(duì)于理想電纜是不包含電容的，所以根據(jù)以上特性先把電纜絕緣電阻等效為純電阻電路，以此選擇電容參數(shù)。公式：直流高壓發(fā)生器的脈動(dòng)電壓： （） 式中，Id為平均輸出電流（A）。輸出電壓的平均值為： （） 式中，ΔUa為平均電壓降落， 。 直流高壓發(fā)生器的脈動(dòng)系數(shù)為： （）從式（）～式（），脈動(dòng)電壓和脈動(dòng)系數(shù)近似地與級(jí)數(shù)的平方成正比，電壓降落近似地與級(jí)數(shù)的三次方成正比。對(duì)于一定的輸出電流，確定的電容量C和電源頻率f并不是串接級(jí)數(shù)越多，平均輸出電壓越高，而且電壓脈動(dòng)系數(shù)卻隨串接級(jí)數(shù)的增加而迅速增加。因此，取合適串接級(jí)數(shù)時(shí)，才能得到所期望的直流電壓。 電容值選擇由于n=4，f=50Hz已知，一般脈動(dòng)系數(shù)要求小于5%，輸出電流要求小于5mA，所以根據(jù)以上公式可以計(jì)算出一個(gè)電容值，但此電容值并不是最合適的，因?yàn)橐紤]直流高壓發(fā)生器小型化，以及電纜絕緣電阻并不是單純的電阻電路，所以要找到一個(gè)最合適的電容值。采用線電壓380V，電容值取1μF，得電壓如下圖411：圖411（a） C=1μF時(shí)輸出電壓圖411（b） 電壓值及電容充電時(shí)間如上圖411（b），電容充電時(shí)間（即波形穩(wěn)定時(shí)）。 當(dāng)電壓平穩(wěn)時(shí)，加入電阻R=200KΩ，為電纜分布電阻?？梢钥吹饺缦聢D412的電壓波形：圖412（a） 加入R后的電路圖412（b） 加入R后的電壓波形由圖412（b）可以看出加入R后，電壓值迅速降落，說(shuō)明電容迅速放電。不能滿足被測(cè)試品的要求，所以應(yīng)該改變電容的值。通過一點(diǎn)一點(diǎn)的改變電容值，觀察電壓波形，當(dāng)C=200μF時(shí)，電壓波形如下圖413：圖413 C=200μF時(shí)，加入R后及切掉R后的電壓波形通過此波形可以看出加入R后及切掉R后電壓波形的偏移已經(jīng)不太明顯了 。所以繼續(xù)改變電容值，觀察波形。表41對(duì)應(yīng)值的電壓波形電容值電壓穩(wěn)定時(shí)電容充電時(shí)間（s）加入與切掉R=200 KΩ時(shí)的電壓波形2200PF波形偏離穩(wěn)定值下降明顯1μF波形偏離穩(wěn)定值下降明顯10μF波形偏離穩(wěn)定值下降明顯100μF波形偏離穩(wěn)定值向下略有偏移200μF波形偏離穩(wěn)定值略有偏移500μF波形波動(dòng)很小550μF波形幾乎沒有波動(dòng)，穩(wěn)定600μF波形波動(dòng)不明顯800μF波形無(wú)波動(dòng)根據(jù)上表選擇電容值為550μF，因?yàn)楫?dāng)大于550μF時(shí)，波形已經(jīng)明顯不動(dòng)了，考慮到直流高壓發(fā)生器的體積問題，以及充電時(shí)間快速的問題，只有選擇C=550μF。圖414 C=550μF時(shí)，加入以及切掉R后的電壓波形通過多次試驗(yàn)，選擇不同的分布電阻，當(dāng)R=2000 KΩ時(shí)，R=4000 KΩ時(shí)，R=20000 KΩ時(shí)，得到規(guī)律：當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的電容值時(shí)，無(wú)論怎么改變電容值波形都不會(huì)有波動(dòng)了。且分布電阻越大，所需電容值越小。當(dāng)R=2000 KΩ時(shí)，取C=500μF電壓波動(dòng)最小；當(dāng)R=4000 KΩ時(shí)，取C=100μF電壓波動(dòng)最??；當(dāng)R=20000 KΩ時(shí)，取C=80 μF電壓波動(dòng)最小。當(dāng)電纜絕緣電阻等效為電容與電阻的電路時(shí)，當(dāng)R=200KΩ時(shí)，還是C=550μF時(shí)電壓波動(dòng)最小。所以根據(jù)實(shí)際檢測(cè)電纜，選擇C=550μF，由于需要升壓到4000V，各個(gè)電容的耐壓值是平均分，所以選擇電容耐壓值為1000V。由于根據(jù)需要，所以并不需要選擇高壓硅堆，當(dāng)不掛負(fù)載時(shí)，反向電壓，當(dāng)掛上負(fù)載時(shí)，反向電壓，由于E=380，所以選擇能夠耐壓1000V的二極管就可以。本直流高壓升壓器由于用于電纜絕緣檢測(cè)，所以功率不大，電流又是毫安級(jí)別的，所以要是使體積減小，容量及耐壓水平是考慮的關(guān)鍵。 實(shí)驗(yàn)通過買元器件，焊接電路，試驗(yàn)實(shí)物是否能夠升壓。 圖415 實(shí)物圖在實(shí)驗(yàn)板上焊有不同阻值的電阻，以此等效不同的電纜絕緣電阻的阻值。逐步升壓，電壓達(dá)到理想值。圖416 實(shí)驗(yàn)圖在電阻上串接一個(gè)毫安表，通過電流讀數(shù)以及電阻值計(jì)算出所生電壓值。電壓值如下表：表42 電壓值輸入電壓值（V）輸出電壓值（V）1030336507079010011272002260220250730033983804321由毫安表讀數(shù)得到伏安曲線圖為:圖417 伏安曲線圖R=2MΩ 小結(jié)由理論分析和仿真分析，最后得到實(shí)物。這中間有許多與實(shí)際不符的方面。如由理論知n=4時(shí)，應(yīng)該是升壓8倍。在升壓過程中會(huì)有很多因素影響從而產(chǎn)生這種誤差，但卻沒有明白是什么因素導(dǎo)致的升壓倍數(shù)增加，所以還要在日后的研究中仔細(xì)考慮。第5章 論文總結(jié) 論文工作總結(jié)本論文主要完成了以下工作：（1）.通過閱讀大量的文獻(xiàn)，分析了電纜的常見故障及基本特性。并選擇附加直流電源法檢測(cè)電纜絕緣特性，選擇對(duì)直流高壓發(fā)生器進(jìn)行研制。通過對(duì)倍壓電路的研究，制作高壓直流發(fā)生器；（2）.對(duì)倍壓電路進(jìn)行仿真，通過仿真選擇參數(shù)；（3）.制作實(shí)物，逐步升壓達(dá)到理想值。 后續(xù)工作 由于時(shí)間倉(cāng)促，作者水平有限，還有很多問題需要日后解決。如加入單片機(jī)系統(tǒng)，通過單片機(jī)自動(dòng)采樣數(shù)據(jù)，繪制絕緣曲線圖，更好的檢測(cè)電纜絕緣性。使檢測(cè)系統(tǒng)更加完善。致謝本論文是在XXXX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從論文的選題、理論研究和模型試驗(yàn)的整個(gè)過程中，處處滲透著導(dǎo)師的心血和辛勞。恩師深厚的專業(yè)造詣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)以及對(duì)科學(xué)研究的頑強(qiáng)拼搏、創(chuàng)新精神，深深的教育和鼓舞著我，激勵(lì)著我不斷前進(jìn)，使我在學(xué)習(xí)和科研工作中受益匪淺。還要特別感謝的幫助指導(dǎo)，使我的實(shí)驗(yàn)工作能夠順利完成。同時(shí)在我的論文過程中，也對(duì)他們表示感謝。本文同時(shí)感謝那些時(shí)刻關(guān)懷著我的老師，同學(xué)以及家人，對(duì)他們表示最誠(chéng)摯的謝意。參考文獻(xiàn)[1]. 談克雄，1993，19(3):71～75.[2]. ，2001，21(2):49～51 [3]. 葛君山，劉春明，：26～27[4]. 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