Введение
Обзор опыта проектирования генераторов импульсных токов 6
1.1 Мировой опыт создания и применения генераторов импульсных токов .... 6
1.2 Виды накопителей энергии 7
1.3 Виды коммутаторов 10
1.4 Способы измерения импульсных токов и напряжений 13
2 Определение параметров элементов генератора импульсных токов 17
2.1 Расчет основных параметров силовой части генератора импульсных
токов 17
2.1.1 Расчет первичных параметров силовой схемы 17
2.1.2 Проверка параметров на компьютерной модели 24
2.2 Проектирование подстроечного резистора 26
2.3 Расчет параметров шунта и разработка его конструкции 29
2.4 Расчет и разработка делителей напряжения 32
2.4.1 Резистивный делитель напряжения 32
2.4.2 Емкостной делитель напряжения 35
2.5 Зарядно-разрядный резистор 42
2.6 Разработка платы защиты измерений 39
3 Изготовление установки 43
3.1 Изготовка специзделий 43
3.2 Выбор комплектующих серийного производства 51
3.3 Сборка и наладка установки 52
4 Меры по охране труда при проведении испытаний 54
5 Расчет себестоимости разработки и изготовления установки 57
Заключение 61
Список литературы 62
Приложение А. Изображения установки и ее деталей на разных этапах сборки
При разработке и производстве варисторов требуется постоянный контроль их основных параметров. Одним из таких параметров является способность выдерживать воздействие импульсной электрической нагрузки. Согласно требованиям ГОСТ 30265-95 «Варисторы. Метод испытания импульсной электрической нагрузкой» [1] испытания проводятся при двух различных формах импульсов тока - апериодической и прямоугольной. Для создания импульсов тока, заданной формы и амплитуды применяются специализированные испытательные установки, называемые - генераторы импульсных токов. Подобные генераторы являются уникальными электрофизическими установками и разрабатываются под конкретную задачу отдельно.
В данной работе ведется речь о создании генератора импульсных токов с апериодической формой импульса для испытания импульсной электрической нагрузкой варисторов с классификационным напряжением от 200 В до 1200 В. Амплитуда испытательного импульса тока должна задаваться в пределе от 150 А до 10 кА, а форма соответствовать требованиям ГОСТ 30265-95 (длительность фронта - 8 мкс, длительность импульса на полувысоте - 20 мкс). Т. к. испытания варисторов могут проводиться серией импульсов, то генератор импульсных токов должен генерировать импульсы тока с частотой не реже 1 раза в минуту.
С целью разработки и изготовления генератора импульсных токов были поставлены и решены следующие задачи:
1 определение параметров элементов силовой цепи;
2 разработка и изготовление датчиков тока и напряжения;
3 разработка и изготовление специзделий, подбор комплектующих серийного производства;
4 обеспечение мер по охране труда при проведении испытаний;
5 расчет себестоимости изготовления генератора;
6 изготовление генератора
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были достигнуты следующие результаты.
1 Рассчитаны параметры элементов силовой цепи испытательной установки, способной выдавать импульс тока амплитудой от 0,15 кА до 10 кА и апериодической формой в соответствии с ГОСТ 30265-95.
2 Разработаны и созданы измерительные датчики: делители напряжения, коаксиальный шунт. После создания они прошли испытания, в ходе которых были подтверждены расчетные характеристики.
3 Разработаны и изготовлены специзделия: подстроечное сопротивление, плата защиты измерений, заземляющие ножи для зарядно-разрядного сопротивления и др. Проведен подбор серийно выпускаемых элементов: импульсного конденсатора, коммутационного аппарата и др.
4 Приняты меры по обеспечению безопасной эксплуатации испытательной установки.
5 Рассчитана себестоимость генератора импульсных токов.
6 Изготовлена испытательная установка, соответствующая заданным требованиям.
