Impulsspannungsgenerator

Impulsgeneratoren

• Überspannungen stellen ein erhebliches Problem für jedes elektronische Gerät dar und sind die größte Angst jedes Schaltungsentwicklers. Der Begriff „Impuls“ wird häufig verwendet, um diese Spannungsspitzen zu beschreiben, die normalerweise im Kilovoltbereich gemessen werden und nur wenige Mikrosekunden andauern.
• Blitze sind ein Beispiel für ein Naturphänomen, das Stoßspannungen erzeugt, die sich an der charakteristischen hohen oder niedrigen Abfallzeit, gefolgt von einer sehr hohen Spannungsanstiegszeit, erkennen lassen. Unsere Produkte müssen auf Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßspannungen getestet werden, da diese zu katastrophalen Ausfällen elektrischer Geräte führen können.
• Dabei erzeugt ein sogenannter Impulsspannungsgenerator in einer sorgfältig überwachten Testumgebung kurze Stöße sehr hoher Spannung oder Ströme. Der Zweck und die Funktionsweise eines Impulsspannungsgenerators werden hier erläutert. Lassen Sie uns also in die Tat umsetzen.
• Wie bereits erwähnt, erzeugt ein Impulsgenerator sehr kurze, extrem hohe Spannungs- oder Stromstöße. Daher gibt es zwei unterschiedliche Impulsgeneratoren: solche, die eine Spannungsspitze erzeugen, und solche, die eine Stromwelle erzeugen. Aber hier reden wir über Stoßspannungsgeneratoren.

Impulsspannungsgenerator

• Eine Reihe von Kondensatoren, Widerständen und Funkenstrecken bilden einen Stoßspannungsgenerator. Nach der parallelen Aufladung über Widerstände aus einer Hochspannungs-Gleichstromquelle werden die Kondensatoren in Reihe geschaltet und über einen Prüfling durch gleichzeitigen Funkenüberschlag der Funkenstrecken entladen.
• Die Funkenstrecke leitet den Stoßstrom über Widerstände, Induktivitäten und den Prüfling ab. Der Stromstoßgenerator besteht aus zahlreichen Kondensatoren, die von einer Hochspannungs-Niederstrom-Gleichstromquelle parallel aufgeladen werden.
• Transformatorprüfungen, Stoßstromprüfungen von Überspannungsableitern und sogar Komponenten von Windkraftanlagen oder Flugzeugen sind Spezialprüfungen, die mit maßgeschneiderten Stoßspannungsgeneratoren durchgeführt werden können. Aufgrund des modularen Aufbaus des Systems kann es in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden, einschließlich Produktions- und Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen.

Marx-Generator

• Darunter ist der Marx-Generator, weil Erwin Otto Marx ihn erstmals 1923 vorschlug. Mehrere Kondensatoren werden über Widerstände parallel aufgeladen, eine Hochspannungs-Gleichstromquelle simulieren, dann in Reihe geschaltet und über einen Prüfling mit einem einzigen Funken entladen über die Funkenstrecken.
• Die Funkenstrecke entlädt den Impulsstrom über Widerstände, Induktivitäten und einen parallel geschalteten Prüfling, nachdem sie durch eine Gleichstromquelle mit hoher Spannung und geringem Strom aufgeladen wurde.

Schaltung des Impulsgenerators

• Die Impulsspannungsgeneratoren verwenden eine optimierte Version der Marx-Multiplikatorschaltung. Während der Generator seine Phasen durchläuft, werden positive und negative Gleichspannungen von bis zu 100 kV über Funkenstrecken angelegt, die die Reihe von Impulskondensatoren des Generators in Reihe schalten und so elektrische Impulse erzeugen.
• Die vorderen und hinteren Widerstände in den Generatorstufen ermöglichen eine Feinabstimmung der Anstiegs- und Abfallzeiten der etwa doppelt exponentiellen Impulse. Die internen Induktivitäten werden niedrig gehalten und die Spannung wird gleichmäßig geformt, indem die Entladeschleife kurz gehalten wird.

Komponenten des Stoßspannungsgenerators

• Vier Säulen aus glasfaserverstärktem Kunststoff isolieren die internen Komponenten des Impulsgenerators. Jede Generatorstufe ist dank rechteckiger Rahmen strukturell stabil. Jede dritte Stufe verfügt über eine zusammenklappbare Plattform, auf die sie zugreifen kann, um die Widerstände auszutauschen.
• Eine isolierte Leiter ermöglicht den sicheren Zugang zu diesen Plattformen an den Phasen des Generators. Damit die Schaltfunkenstrecken in allen Stufen stets saubere Luft für eine sichere Auslösung haben, sind sie häufig in einer fünften Isoliersäule mit geringem Luftüberdruck untergebracht.
• Zu den Sicherheitseinrichtungen des Prüfgenerators gehören zwei Erdungsschalter und zwei motorbetriebene Erdungsseile, die bei ausgeschaltetem Impulsgenerator alle Impulskondensatoren kurzschließen.

Der Impulsspannungsgenerator ist ein Gerät zur Prüfung und Inspektion elektrischer Geräte und Kabel. Sein Funktionsprinzip besteht darin, einen hochenergetischen, kurzfristigen Impulsstrom zu erzeugen und den Stromstoß in ungewöhnlichen Situationen wie Kurzschlüssen in Geräten oder Kabeln zu simulieren.

Wenn ein Impulsstrom auftritt, sind seine Eigenschaften hohe Spitzen, kurze Zeit, hohe Frequenz und hohe Energie, was Fehler und verschiedene anormale Situationen in Geräten oder Kabeln simulieren kann. Der Impulsspannungsgenerator speichert die Ladung im Kondensator über den Entladekondensator und gibt die Ladung dann ab, wodurch ein energiereicher, kurzfristiger Stromimpuls erzeugt wird. Diese Art von elektrischem Impuls bildet eine Kurzschlussschleife im angeschlossenen Gerät oder Kabel und analysiert den Status und die Zuverlässigkeit des Geräts oder Kabels durch die Erkennung von Parametern wie Stromwellenform, Amplitude und Frequenz.

Das Funktionsprinzip des Stoßspannungsgenerators ist relativ einfach, seine Bedienung und Wartung erfordert jedoch ein gewisses Maß an Fachwissen und Fähigkeiten. Bei der Verwendung eines Impulsspannungsgenerators zum Testen ist es notwendig, das Gerät oder Kabel korrekt zu verdrahten und geeignete Prüfparameter einzustellen, um eine Beschädigung des Geräts oder Kabels zu vermeiden. Gleichzeitig sollte eine genaue Analyse der Testdaten und eine Beurteilung der Ergebnisse durchgeführt werden, um eine angemessene Wartung und Reparatur von Geräten oder Kabeln durchzuführen.