雷電沖擊電壓設(shè)計要求：

1.1設(shè)計指標(biāo)

設(shè)計一臺1000kV的沖擊電壓發(fā)生器及測量系統(tǒng)，可以對2000pF的試品電容做沖擊試驗。

1.2基本要求

沖擊電壓發(fā)生器應(yīng)該滿足以下幾個要求：

1)能產(chǎn)生1.2/50μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波。

2)能給2000pF以內(nèi)的試品作沖擊電壓試驗。

3)要求畫出結(jié)構(gòu)簡圖。

4)要求設(shè)計出各種元器件的參數(shù)（如電容、電阻器參數(shù)和型號等，球隙間 距等）。

5)給出仿真波形并進(jìn)行分析。

2沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)計原理

如圖1所示，為標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波形。在經(jīng)過時間T1時，電壓從零上升到*大值，然后經(jīng)過時間T2-T1，電壓下降到*大值的一半。規(guī)定電壓從零上升到*大值所用的時間T1稱為波頭時間（或稱波前時間）；電壓從零開始經(jīng)過*大值又下降到*大值一半的時間T2稱為波尾時間（或稱半峰值時間）。

由該圖可知，非周期性的沖擊電壓波形由兩個指數(shù)電壓波形疊加合成，如圖2所示，則其表達(dá)式為：

（2-1）

該式中，為波尾時間常數(shù)，為波頭時間常數(shù)，通常情況下有>>，A為單指數(shù)波幅值。IEC中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波形參數(shù)為：

波頭時間：1.2us±30%

半峰值時間：50us±20%

幅值誤差：±3%

由公式（2-1），沖擊電壓波形可由電容、電阻構(gòu)成的二階電路的充放電實現(xiàn)。如圖3所示，為標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊電壓發(fā)生器原理電路示意圖。

整流電路將電網(wǎng)中的交流變換為直流為電容充電，C0在被球隙G隔離的狀態(tài)下由整流電路充電到穩(wěn)態(tài)電壓U0，放電球隙G被點火擊穿后，電容C0上的電荷經(jīng)電阻Rt放電，同時經(jīng)Rf對Cf充電，在被試品上形成上升的電壓波頭。當(dāng)Cf上的電壓被充到*大值后，反過來經(jīng)Rf和C0一起對Rt放電，在被試品上形成下降的電壓波尾，從而產(chǎn)生雷電沖擊電壓全波波形。圖中C0為主電容，G為放電球隙，Rf為波頭電阻，Rt為波尾電阻，Cf為波頭電容，Cx為被試品的等效電容。被試品的電容可以等效并入電容Cf中。