姓名班级学号 实验日期节次教师签字成绩 实验名称同相滞回电压比较器的研究 1.实验目的 1.掌握同相滞回电压比较器的电路构成及特点。 2.掌握测试同相滞回电压比较器的方法。 3.掌握同相滞回电压比较器的设计方法。 4.掌握同相滞回电压比较器的仿真方法。 2.总体设计方案或技术路线 1.应用背景 电压比较器是集成运算放大器非线性应用电路，它是对输入信号鉴幅和比较的电路， 是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在测量和控制中有着相当广乏的应用。 所以本次试验以研究同相滞回电压比较器为基础来了解电压比较器的特性和功能。 2.同相滞回电压比较器 滞回比较器有两个阈值电压，输入电压ui从小变大过程中使输出电压uo产生跃变 的阈值电压，不等于从大变小过程中是输出电压产生跃变的阈值电压，电 路具有回滞特性。 同相滞回电压比较器的电路如图1所示，根据电压传输特性可知，输入电压作用于 同相输入端，uo=。求解阈值的电压表达式为
3.实验电路图 图中为100 KΩ，为10 KΩ，为5.1 KΩ4.仪器设备名称、型号 1.示波器 1台 2.直流稳压电源 1台 3.低频信号发生器 1台 4.交流毫伏表 1台 5.万用表 1块 6.模电实验箱 1台5.理论分析或仿真分析结果 理论的传输特性曲线为
6.详细实验步骤及实验结果数据记录 一.基础实验 运放选择LM324芯片，按图1正确连接好电路，并进行如下操作： 1.接可调直流电源，调输入电压测出由时的临界值。并记录 到表格1中 2. 接可调直流电源，调输入电压测出由时的临界值。并记录 到表格1中。 表格1 并且根据以上结果绘制出传输特性曲线： 3.输入幅值、频率f=500的正弦波，观察波形并记录如下。
500kV电网工频过电压、谐振过电压及其保护规定 1工频过电压、谐振过电压与电网结构、容量、参数、运行方式以及各种安全、自动装置的特性有关。工频过电压、谐振过电压除增大绝缘承受电压外，还对选择过电压保护装置有重要影响，设计电网时应结合实际条件预测。 对工频过电压，应采取措施尽量加以降低。工频过电压水平应通过技术经济比较加以确定。 须采取措施防止产生谐振过电压；或用保护装置限制其幅值和持续时间。 2工频过电压的限制。电网中的工频过电压一般由线路空载、接地故障和甩负荷等引起。根据500kV电网的特点，有时须综合考虑这几种过电压。 通常可取正常送电状态下甩负荷和在线路受端有单相接地故障情况下甩负荷作为确定电网工频过电压的条件。 一般主要采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电压。在线路上架设良导体避雷线降低工频过电压时，宜通过技术经济比较加以确定。电网的工频过电压水平一般不超过下列数值：线路断路器的变电所侧1.3Uxg； 线路断路器的线路侧1.4Uxg. 注：`U_（xg）`为电网最高相电压有效值，kV. 3谐振过电压的防止和限制。电网中的谐振过电压一般由发电机自励磁、线路非全相运行状态以及二次谐波谐振等引起。
1）电网中发电机自励磁过电压。当发电机经变压器与空载线路相连，在发电机全电压合闸、逐步升压起动或因甩负荷而导致发电机带空载长线路时，如发电机容量较小，可能产生发电机自励磁过电压，应验算发生这一情况的可能性。 经验算，如有发生有励磁的可能，而又无法通过改变运行方式加以避免时，可采用在线路上安装并联电抗器的措施予以防止。 2）线路非全相运行状态产生的谐振过电压。空载线路上接有并联电抗器，且其零序电抗小于线路零序容抗时，如发生非全相运行状态（分相操动的断路器故障或采用单相重合闸时），由于线间电容的影响，断开相上可能发生谐振过电压。 上述条件下由于并联电抗器铁芯的磁饱和特性，有时在断路器操作产生的过渡过程激发下，可能发生以工频基波为主的铁磁谐振过电压。 在并联电抗器的中性点与大地之间串接一小电抗器，一般可有效地防止这种过电压。该小电抗器的电抗值宜按补偿并联电抗器所接线路的相间电容选择，同时应考虑以下因素： a.并联电抗器、中性点小电抗器的电抗及线路容抗的实际值与设计值的变异范围； b.限制潜供电流的要求； c.连接小电抗器的并联电抗器中性点绝缘水平。 最终确定小电抗器的电抗值时，应校验对非全相谐振过电压的解谐效果。
冲击电压发生器
1000kV冲击电压发生器及测量系统的设计 摘要：本文介绍了1000kV冲击电压发生器及测量系统的基本工作原理，分析了设计过程中的主要问题，结合冲击电压发生器的主要技术指标，对设计过程进行了详细讨论，给出了电路原理图及实物结构图，并对主要元器件进行了选择，最后利用仿真软件ATP对输出波形进行了仿真，以验证选择参数的正确性，同时对某些电路参数对冲击电压波形的影响作出了分析。 关键词：冲击电压发生器；电路设计；结构图；ATP仿真 电力系统的高压电气设备在运行时不仅要经常承受正常的工作电压作用,而且还有可能遭受短时雷电过电压和内部过电压的侵袭,所以高压电气设备在安装前要进行必要的过电压的绝缘耐受试验,比如模拟雷电过电压和操作过电压作用。冲击高压实验是耐压实验的一种，进行冲击高压实验是为了研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压作用时的绝缘性能[1]。 冲击电压发生器是高压实验室的基本设备之一，它是一种产生脉冲波的高电压发生装置。由于绝缘耐受冲击电压的能力与施加电压的波形有关，而实际冲击电压波形具有分散性，因此必须对于冲击电压波形参数做统一规定，以保证多次试验的重复性和不同试验条件下的结果的可比较性。我国采用国际电工委员会（IEC）标准规定标准冲击电压波形。即规定冲击电压波形为双指数型，波头时间为1.2uS，波尾时间为50us，冲击电压峰值一般为几十千伏到几兆伏。
1设计要求 1.1设计指标 设计一台1000kV的冲击电压发生器及测量系统，可以对2000pF的试品电容做冲击试验。 1.2基本要求 冲击电压发生器应该满足以下几个要求： 1)能产生1.2/50μs的标准雷电波。 2)能给2000pF以内的试品作冲击电压试验。 3)要求画出结构简图。 4)要求设计出各种元器件的参数（如电容、电阻器参数和型号等，球隙间距等）。 5)给出仿真波形并进行分析。 2冲击电压发生器的设计原理 如图1所示，为标准冲击电压波形。在经过时间T1时，电压从零上升到最大值，然后经过时间T2-T1，电压下降到最大值的一半。规定电压从零上升到最大值所用的时间T1称为波头时间（或称波前时间）；电压从零开始经过最大值又下降到最大值一半的时间T2称为波尾时间（或称半峰值时间）。
实验报告 课程名称：___模拟电子技术实验____________指导老师：_ ___ _成绩：__________________ 实验名称：________实验类型：_EDA___________同组学生姓名：__ __ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一. 实验目的 1．了解电压比较器与运算放大器的性能区别； 2．掌握电压比较器的结构及特点； 3．掌握电压比较器电压传输特性的测试方法； 4．学习比较器在电路设计中的应用。 二. 实验内容 1 .过零电压比较器 2 .单门限电压比较器 3 .滞回电压比较器 4 .窗口电压比较器 5 .三态电压比较器 三．实验原理 比较器的输出结构 集电极开路输出比较器 集电极/发射极开路输出比较器
漏极开路输出比较器 推挽式输出比较器 ● 过零电压比较器电路 : 过零电压比较器是电压比较电路的基本结构，它可将交流信号转化为同频率的双极性矩形波。常用于测量正弦波的频率相位等。当输入电压 时，输出 ；反之，当输入电压 时，输出 。 ● 基本单门限比较器电路 单门限比较器的输入信号V in 接比较器的同相输入端，反相输入端接参考电压V ref （门限电平） 。当输入电压V in >V ref 时，输出为高电平V OH ；当输入电压V in 耐压测试标准 1.进行耐压测试的原因 正常情況下,电力系统中的电压波形是正弦波.电力系统在运行中由于雷击，操作，故障或电气设备的参数配合不当等原因，引起系统中某些部分的电压突然升高，大大超过其额定电压，这就是过电压。过其发生的原因可分为两大类，一类是由于直接雷击或雷电感应而引起的过电压，称为外部过电压。雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大，而且持续时间很短，破坏性极大。另一类是因为电力系统内部的能量转换或参数变化引起的，例如切合空载线路，切断空载变压器，系统内发生单相弧光接地等，称为内部据。也就是说，产品的绝缘结构的设计不但要考虑额定电压而且要考虑产品使用环境的内部过电压。耐压测试就是检测产品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压。 2．测试点和测试电压依据具体产品的相关标准来定。北美標準的耐壓測試的特点可以由下面两个标准体现： Appliances (Household and Commercial： CAN/CSA-C22.2 No.68-92 要求：产品的带电部分与可能接地的非带电导电体间须施加适当频率的交流电压达1分钟。具体测试电压如下： (a)额定电压为31~250 V的设备，测试电压为1000 V。 (b) 额定电压为251~600 V的设备，测试电压为1000 V + 两倍额 定电压。 (c) 额定电压为31~250 V，无接地而且可被人体触及的设备，测试电压为2500 V。 (d) 对于30伏或以下的低电压电路，测试电压为500 V。 双重绝缘的产品： 测试电压施加点交流绝缘强度测试电压（V） 带电部件与不可触及的带基本绝缘的非带电导电体之间按上述1的测试要求。 不可触及的带基本绝缘的非带电导电体与可触及的导电体之间 2500 不可触及的带基本绝缘的非带电导电体与贴在外部非导电体表面上的金属箔之间 2500 加强绝缘的带电体与可触及的非带电导电体之间 4000 加强绝缘的带电体与贴在外部非导电体表面上的金属箔之间 4000 可触及的非带电导电体（或贴在外部非导电体表面上的金属箔）与外壳入口处电源线的金属裹层（或与电源线直径相等的金属插杆）之间 2500 &&&Portable Electrical Motor-Oerated and Heating Appliances: General Requirements： 课程设计(综合实验)报告 名称：高电压课程设计 题目：冲击电压发生器的设计 院系：电气与电子工程学院 班级：电气1005 班 学号：1101440308 学生姓名：李雄 指导教师：王伟 设计周数：1周 成绩： 日期：2013年2月24日 一、实验目的与要求 设计一个冲击高压发生器，能够产生符合要求冲击的冲击高压。 掌握冲击电压发生器的工作原理、波形形成过程、波形参数描述与计算方法等。 掌握冲击电压发生器的参数设计、总体结构、器件选型和绝缘设计。 二、实验正文 1、试验具体要求及内容 1）概述 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于试验电力耐受大气过电压和操作过电压时的绝缘性能，本装置主要用于教学及科学研究，冲击电压发生器能产生雷电冲击电压波形、操作冲击电压波形。 2）主要技术参数 （1）标称电压：p80kV；（2）额定电压等级：p20kV；（3）标称能量：0.8kJ； （4）每级主电容：0.01uF 20kV；（5）冲击总电容：0.025uF；（6）总级数：受材料所限，只做二级放电 （7）能产生以下波形： a.标准雷电冲击电压全波：p1.2/50uS，电压利用系数小于90%；波头时间1.2p±30%uS； b.标准操作冲击波：p250/2500uS，电压利用系数大于80%。 2、试验设计 （1）主接线图 由于本实验受实验仪器限制，将四级发生器改为两级发生器 （2）元件选择 本实验我小组设计为操作波，波形要求为波头时间250±20%μs，半波时间2500±60%μs 根据公式,波前时间 Tf=3.24Rf*C1*C2/(C1+C2) 两级电路C1取0.4980μF，C2取2100pF。 操作波发生器半峰值时间Tf=250μs，带入计算得Rf=102.577kΩ 根据公式，半峰值时间 Tt=0.693Rt（C1+C2）两级电路C1取0.4980μF，C2取2100pF。 操作波发生器半峰值时间Tt=2500μs，带入计算得Rt=3.6kΩ 3、仿真电路与结果 根据冲击电压发生器的等效放电原理图，设计仿真电路，利用电力系统电磁暂态分析的仿真软件EMTP进行仿真，按照计算数据设定参数值，电路图如下： 模拟电子技术自主设计实验 姓名：林启震班级：04101 学号1120410121 实验日期：5.27 台号：教师签字： 电压比较器 一、实验目的 1、掌握电压比较器的分析及其计算 2、学习测试比较器的方法 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、直流电源。 三、实验原理及测量方法 电压比较器（通常称为比较器）的功能是比较两个电压的大小。例如，将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui>Ur和Ui (a )电路图 (b )电压传输特性曲线 图2 反向滞回电压比较器 电压比较器的特性可以用电路的传输特性来描述，它是指输出电压与输入电压的关系曲线，如图1(b )为过零比较器的电压传输特性曲线。 可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，Uo 会从一个电平跳变为另一个电平，称0为过零比较器的阈值。阈值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。 滞回电压比较器的电压传输特性曲线如图2(b )所示。 曲线表明，当输入电压由低向高变化，经过阈值1TH U 时，输出电平由高电平(Uz )跳变为低电平(-Uz )。 2123z TH R U U R R = + 当输入电压由高向低变化，经过阈值2TH U 时，输出电平由低电平(-Uz)跳变为高电平(Uz)。 2123z TH R U U R R -= + 3、电压比较器的测试 测试过零比较器时，可以用一个低频的正弦信号输入至比较器中，直接用双踪示波器监看输出和输入波形，当输入信号幅度适中时，可以发现输入电压大于零、小于零时，输出的高、低电平变化波形，即将正弦波变换为方波。 滞回电压比较器测试时也可由用同样的方法，但在示波器上读取上、下阈值时，误差较大。采用直流输入信号的方案较好，调节输入信号变化，测出输出电平跳变时对应的输入电压值即为阈值。 四、实验内容 1、 过零比较器 （1）连接图1（a ）实验电路，检查无误后，接通12V ±直流电源 （2）测量当Ui 悬空时，Uo 的值 （3）调节信号源，使输出频率为100Hz ，有效值为1V 的正弦波信号，并输入至Ui 端，用示波器观察比较器的输入Ui 与输出Uo 波形并记录 （4）改变信号发生器的输出电压Ui 幅值，用示波器观察Uo 变化，测出电压传 《高电压综合实验》冲击电压发生器设计MATLAB分析部分 一〃冲击电压发生器的功用及原理 冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装臵。原先它只被用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，近年来又被用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。所以对冲击电压发生器的要求，不仅能产生出现在电力设备上的雷电波形，还能产生操作过电压波形。冲击电压的破坏作用不仅决定于幅值，还与波形陡度有关，对某些设备要采用截断波来进行试验。 冲击电压发生器要满足两个要求：首先要能输出几十万到几百万伏的电压，同时这电压要具有一定的波形。它的原理如下：（图见纸质报告） 实验变压器T和高压硅堆D构成整流电源，经过保护电阻r及充电电阻R向主电容器C1 —C4 充电，充电到U，出现在球隙g1—g4上的电位差也为U，若事先把球间隙距离调到稍大于U，球隙不会放电。当需要使冲击机动作时，可向点火球隙的针极送去一脉冲电压，针极和球皮只见产生一小火花，引起点火球隙放电，于是电容器C1的上极板经g1接地，点1电位由地电位变为-U。电容器C1与C2间有充电电阻R隔开，R比较大，在g1放电瞬间，点2和点3电位不可能突然改变，点3电位仍为+U，中间球隙g2上的电位差突然升到2U，g2马上放电，于是点2电位变为-2U。同理，g3，g4也跟着放电，电容器C1—C4串联起来了，最后球隙g0也放电，此时输出电压为C1—C4上电压的总和，即-4U。上述一系列过程可被概括为“电容器并联充电，而后串联放电” 二.设计目标： 输出波形为0.5/55μs标准波形，回路采用高效率回路，输出电压为100kV，发生器级数为8级。 MATLAB仿真分析： Rf=79.7;Rt=2928.6; `实验报告 课程名称：电路与电子技术实验指导老师：成绩： 实验名称：电压比较器及其应用实验类型：电子电路实验同组学生姓名： 一、实验目的二、实验内容 三、主要仪器设备四、实验数据记录、处理与分析 五、思考题及实验心得 一、实验目的 1．了解电压比较器与运算放大器的性能区别； 2．掌握电压比较器的结构及特点； 3．掌握电压比较器电压传输特性的测试方法； 4．学习比较器在电路设计中的应用。 二、实验内容及原理 实验内容 1．设计过零电压比较器电路，反相输入端接地，同相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。 2．设计单门限电压比较器电路，同相输入端接1V直流电压，反相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量3．并绘制输出波形和电压传输特性曲线。 4．设计反相输入（下行）滞回电压比较器，反相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量并绘制输出波形 和电压传输特性曲线。 5．设计窗口电压比较器电路，输入为1kHz、5V三角波信号，设置参考电压Vref1为1V直流电压，参考电压Vref2为4V直流电压，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。 6．设计三态电压比较器电路，输入电压信号Vin为1kHz、5V三角波信号，当输入Vin 冲击电压发生器仿真设计 一、设计目的 1.理解冲击电压发生器的工作原理和绝缘冲击试验的内容； 2.掌握冲击电压发生器的设计方法和matlab仿真软件的使用； 3.学习分析冲击电压发生器充电回路的效率及波形参数。 二、设计要求 1.设计一台冲击电压发生器，产生冲击电压波。冲击波形的参数：波前时间为 2.0us，半峰值时间为36us；试品电压等级110kV。 2.参考《高电压试验技术》（清华大学版）。 三、设计任务 1.画出电路设计原理图 选用高效率双边对称充电回路，如图3、4所示 图3 发生器的充电回路 图4 发生器的放电回路 2.确定各元件参数 2.1额定电压的选择： 110kV产品的雷电冲击试验电压如表所示（按GB311.1-1997） 表1 110kV产品的雷电冲击耐受电压 额定雷电冲击（内外绝缘）耐受电压 （峰值）/kV 截断雷电冲击耐受电压（峰 值）/kV 变压器，并联电抗器，互感 器高压电 力电缆 高压电器 母线支柱绝 缘子，穿墙 套管 变压器类设备 的内绝缘 450850450450530 550550450450530上表所示的都是耐受电压。击穿电压和闪络电压都高于试验电压，考虑为研究试验取裕度系数1.3;长期工作时冲击电压发生器会发生绝缘老化，考虑老化系数1.1；假定冲击电压发生器的效率为85%，故冲击电压发生器的标称电压应不低于 U1=550×1.3 ×1.1 /0.85kV=925.3kV 2.2冲击电容的选择： 如不考虑大电力变压器试验和整卷电缆试验和互感器试验，就绝缘子的电容按100pF冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容如估计为500pF ,电容分压器的电容估计为600pF，则总的负荷电容为 C2=100+500+600=1200pF 如按冲击电容为负荷电容的10倍来估计，约需冲击电容为 C1=10C2=12000pF 2.3电容量的选择： 从国产脉冲电容器的产品规格中找到MY220-0.1瓷壳高压脉冲电容器比较合适，电容器规格如下表2 表2 型号工作电压试验电压电容外型尺寸重量外壳 1引言 在A/D转换器中，比较器重要性能指标是工作速度、精度、功耗、输入失调电压、正反馈时产生的回程噪声等，这些指标影响和制约着整个A/D转换器的性能。高速比较器速度较快，一般采用锁存器（Latch）结构，但是失调和回程噪声较大，精度在8位以下，用于闪烁（Flash）、流水线（Pipeline）型等高速A/D转换器[1]。高精度比较器可分辨小电压，但速度相对较慢，一般采用多级结构，且较高的精度决定失调校准的必要性。这里设计的比较器是用于输入范围2.5V、速度1MS/s、精度12位的逐次逼近型A/D转换器，为了满足A/D转换器的性能指标，则需采用中速高精度的比较器。 2比较器的设计 由于该比较器用于输入电压2.5V、速度1MS/s、精度12位的逐次逼近型A/D转换器，因此比较器的精度至少应达到1/2LSB，即0.3mV的电压，速度高于12MHz，并且需要考虑一定的设计余量，所以暂定指标为精度0.2mV、速度20MHz。该中速高精度的比较器通常采用多级结构实现。在利用锁存器速度高、功耗小等优点的基础上，采用3级前置放大器组成的预放大级提高精度；采用输入失调储存与输出失调储存技术相结合的办法降低甚至抵消失调的影响；采用共源共栅、源随器结构的前置放大器和锁存器的时钟控制来抑制回程噪声的影响；采用数字触发电路获得高性能的数字输出信号。需要注意的是必须准确处理好比较器的各个工作阶段，使其各部分协调工作，降低相互之间的干扰，以达到最优的性能。 2.1总体结构与失调校准技术 图1为比较器电路的总体结构框图，采用3级电容耦合的前置放大器加锁存比较器的结构，其中耦合电容可用于失 调储存，开关用于控制比较器工作。 图1比较器的总体结构框图 暂不考虑锁存比较器的时钟控制以及整个电路的复位工作，该比较器工作大致分为2阶段：首先是失调校准阶段， 一种中速高精度模拟电压比较器的设计 王鑫，唐广 （电子科技大学电子工程学院，四川成都610054） 摘要:设计一种中速高精度模拟电压比较器，该比较器采用3级前置放大器加锁存器和数字触发电路的多级结构，应用失调校准技术消除失调，应用共源共栅结构抑制回程噪声干扰；应用数字触发电路获得高性能数字输出信号，设计采用0.35μm5V CMOS工艺实现一个输入电压2.5V、速度1MS/s、精度12位的逐次逼近型A/D转换器。 Hspice仿真结果表明：在5V供电电压下，速度可达20MHz，准确比较0.2mV电压，有效校准20mV输入失调，功耗约1mW。 关键词:比较器；锁存器；失调校准；弱正反馈；逐次逼近 中图分类号:TN453文献标识码：A文件编号：1674-6236（2009）07-0037-03 Design of a moderate-speed and high precision analog voltage comparator WANG Xin，TANG Guang （School of Electronic Engineering，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu610054，China） Abstract:A moderate-speed and high precision analog voltage comparator is designed，in which a multi-stage structure consisting of three pre-amplifiers，a latch and a digital flip-flop circuit are adopted.The comparator uses an offset cancellation technique to cancel offset，uses a cascode circuit to retrain kickback noise，and uses a digital flip-flop circuit to make a high performance digital output signal.Designed and fabricated in0.35μm5V CMOS technology，the comparator is used in a range of2.5V，1MS/s，12-bit successive approximation analog-to-digital converter.Hspice simulation results show that this comparator distinguishes0.2mV at20MHz under5V supply voltage，and effectively calibrate20mV input offset，with about1mW power consumption. Key words:comparator;latch;offset cancellation;weak positive feedback;successive approximation 收稿日期:2009-02-20稿件编号:200902043 作者简介：王鑫（1983-），男，四川成都人，硕士研究生。研究方向：模拟及数模混合集成电路设计。 华中科技大学研究生课程考试答题本 考生姓名** 考生学号**** 系、年级************* 类别硕士 考试科目高电压测试技术 考试日期2012年12 月15 日 目录 一、设计要求................................................................................. - 1 - 二、冲击电压发生器的设计 .......................................................... - 1 - 2.1原理分析 (1) 2.2、设计回路图 (3) 2.3、参数计算 (4) 2.3.1、负荷电容，冲击电容的选取以及效率的估算 ....................................- 4 - 2.3.2、波头电阻，波尾电阻，充电电阻，保护电阻的选取 ........................- 6 - 2.3.3、试验变压器的选择 ................................................................................- 7 - 2.3.4、硅堆选择 ................................................................................................- 9 - 2.3.5、球隙的选择 ......................................................................................... - 10 - 2.3.6、绝缘支撑件的选择 ............................................................................. - 11 - 2.3.7、固有电感的估算 ................................................................................. - 11 - 三、仿真实验及结果 ................................................................... - 13 - 3.1、不考虑杂散参数的仿真 ........................................................................ - 13 - 3.2、考虑杂散参数的仿真 ............................................................................ - 14 - 3.3、对参数进行改进 .................................................................................... - 17 - 四、测量系统设计 ....................................................................... - 18 - 4.1分压器选型、参数与结构设计，电缆以及匹配阻抗的选择 (18) 4.2考虑高压引线的影响 (21) 4.3测量仪器的选择 (21) 五、冲击电压发生器以及测量系统的总体结构.......................... - 22 - 六、设计小结............................................................................... - 22 - `实验报告 课程名称： 电路与电子技术实验 指导老师： 周箭 成绩： 实验名称： 电压比较器及其应用 实验类型： 电子电路实验 同组学生姓名： 邓江毅 一、实验目的 二、实验内容 三、主要仪器设备 四、实验数据记录、处理与分析 五、思考题及实验心得 一、实验目的 1．了解电压比较器与运算放大器的性能区别； 2．掌握电压比较器的结构及特点； 3．掌握电压比较器电压传输特性的测试方法； 4．学习比较器在电路设计中的应用。 二、实验数据记录、处理与分析 ① 【过零电压比较器电路】 过零电压比较器是电压比较电路的基本结构，它可将交流信号转化为同频率的双极性矩形波。常用于测量正弦波的频率相位等。当输入电压 时，输出；反之，当输入电压时，输 出 。 实验仿真: 专业：电气工程卓越人才 姓名： 卢倚平 学号： 3150101215 日期： 4.1 地点： 东3 404 85 实测实验记录： 由于时间不足，没有做过零比较器的相关实测 ②【基本单门限比较器电路】 单门限比较器的输入信号Vin 接比较器的同相输入端，反相输入端接参考电压Vref（门限电平）。当输入电压Vin>Vref 时，输出为高电平VOH；当输入电压Vin 电压比较器与矩形波形发生器 一、实验目的 （1）了解电压比较器的工作原理并熟悉迟滞比较器的原理和功能。 （2）学习用集成运算放大器组成矩形波发生器的工作原理。 （3）掌握集成运算放大器的基本应用，为综合应用奠定基础。 （4）进一步熟悉仿真软件的应用。 二、实验原理及电路 在熟悉放大器的基本运算的基础上了解由运放组成的电压比较器和占空比 可调的矩形波形发生器。 1.电压比较器 电压比较器是用来比较两个电压大小的电路，输入信号为模拟电压，输出信号一般只有高电平和低电平两个稳定状态的电路。利用电压比较器可以将各种周期性信号转换成矩形波形，通常用于越限报警，模数转换和波形变换等场合。 比较器电路中的运放一般工作在开环或正反馈条件下，运放的输出电压只有正和负两种饱和值，即运放工作在非线性状态。在这种情况下，运放输入端“虚短”的结论不再适用，但是“虚断”的结论任然可用（由于运放的输入电阻很大）。其满足如下关系： 当时,（低电平）当时 , （高电平） （a）具有迟滞特性的过零比较器的电路图 (b) 具有迟滞特性的过零比较器的传输特性 常用的幅度比较器有过零比较器（如上图），具有滞回特性的过零比较器和双线比较器（又称窗口比较器）。这里主要认识一下迟滞比较器。 反相迟滞比较器电路如下图所示，其中将反馈到运放的同相端与一起构成正反馈。其工作原理为：当幅度改变时，A点的电压也将随之改变。若为正 则当后，即，即由正变负。此时A点的电压也变为负值，为一，只有当下降到此值以下时。才能使再度回到高电平。于是可得图（b）所示的迟滞特性。与的差值称为回差，改变即可以改变回差的大小。 反相迟滞比较器 2．波形产生电路 下图是由集成运算放大器构成的输出脉冲宽度可调的矩形波发生器。 过电压指标、标准、措施 一、过电压定义及指标 1、过电压定义 过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大与1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的结果，例如：切断某一大容量负荷或向电容器组增能（无功补偿过剩导致的过电压）。 过电压分外过电压和内过电压两大类。 （1）外过电压 又称雷电过电压、大气过电压，由大气中的雷云对地面放电而引起的，分直击雷过电压和感应雷过电压两种。大气过电压由直击雷引起，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强度有直接关系，与设备电压等级无关。因此220KV 以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。 1）雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。 2）感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。 （2）内过电压 电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压，有暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。 1）暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。特 点是持续时间长，过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。 常见的有：①空载长线电容效应（费兰梯效应）。在工频电源作用下，由于远距离空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压最高。②不对称短路接地。三相输电线路a相短路接地故障时，b、c 相上的电压会升高。③甩负荷过电压，输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。 2）操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压。特点是具有随机性，但最不利情况过电压倍数较高。 常见的有：①空载线路合闸和重合闸过电压。②切除空载线路过电压。③切断空载变压器过电压。④弧光接地过电压。 3）谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。特点是过电压倍数高、持续时间长。 一般按起因分为：①线性谐振过电压。②铁磁谐振过电压。③参量谐振过电压。 2、过电压指标 （1）线路耐雷水平 定义：雷击线路时不致引起线路绝缘闪络的最大雷电流值，以kA为单位。 （2）雷击跳闸率 定义：架空输电线路在规定长度和规定雷暴日下因雷击引起的事故跳闸次数。我国有关标准规定采用每百公里每40个雷暴日下的跳闸次数。 雷击跳闸率n 的概念：每百公里线路、40雷电日，由于雷击引起的开断数（重合成功也算一次），称为该线路的雷击跳闸率，简称跳闸率，跳闸率是衡量线路防雷性能好坏的综合指标，它可定性地用下式表示： n=N×P1×η 式中，N——线路上的总落雷数P1——是雷电流幅值等于或 大于耐雷水平的概念η——建弧率NP1——表示会引起闪络的雷击数。所以 NP1η表示会引出开关跳闸的雷击次数，即跳闸率[1]。 高电压技术课程设计 姓名：赖智鹏 学号：U200811806 班级：电气0809班 邮箱：592425891@https://www.doczj.com/doc/7313965304.html, 冲击电压发生器的设计 一、引言 冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装置，在电力系统中主要用于研究电力设备遭受大气过电压和操作过电压时的绝缘性能。 本文是高电压技术课程的课程设计，参考相关文献完成了冲击电压发生器设计，了解了该装置基本原理、设计流程、注意事项等。 二、设计过程 1. 最大输出电压 300～800kV 2. 冲击电容 为保证冲击电压发生器有较大适用范围，考虑试验可能遇到的最大的试品电容（不考虑大电力变压器和整卷电缆试验的情况） （1）试品中互感器电容最大，约1000pF （2）冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容估计值取500pF （3）电容分压器（分压器采用电容式分压器）的电容估计值取600pF 由此得出，总的负荷电容约为 210005006002100C p F =++= 为保证发生器有足够高的效率，同时兼顾经济性，冲击电容取负荷电容10至20倍，则冲击电容为 12(1020)(2100031500)C ～C ～p F == 3. 电容器的选择 型号MY110—0.2脉冲电容器参数如下表 需满足两个要求： （1）电压发生器额定电压要求：300～800kV （2）冲击电容要求：21000～31500pF 采用MY110—0.2脉冲电容器，7级串联，此时冲击电压发生器串联放电时，峰值电压约为770kV 满足（300～800kV ），且冲击电容为200000/7=28571满足（21000～31500pF ） 4. 回路选择 采用高效回路，单边充电。 Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 真空开关的操作过电压及其防护 (标准版) 真空开关的操作过电压及其防护(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 目前，真空开关和SF6开关是无油开关的两大主导产品，它们在性能上相去无几，但真空开关无SF6的温室效应问题，其工艺水平适合我国企业的制造现状，价格相对较低。所以，真空开关的生产量与使用量远高于SF6开关，特别是10kV户内产品中，真空开关已占绝对优势。据统计，1996年10kV级无油开关中，真空开关约占70%。随着城网开关无油化改造和真空开关的大量应用，其操作过电压问题已日益突出，必须予以关注并采取相应的解决措施。 1真空开关的结构特点 真空开关的触头是在密封的真空腔内分、合电路的，触头切断电流时，仅有金属蒸汽离子形成的电弧，而无气体的碰撞游离，因金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速，从而能快速灭弧和恢复原来的真空度，可经受多次分、合闸而不降低开断能力。其主要特点如下： (1)结构紧凑，体积小，重量轻，动作快，分、合闸所需功率小。 (2)电气、机械寿命长，触头寿命一般比少油开关长50倍，维修 HYJD—1200KV型冲击电压发生器使用说明书 用户手册 上海冠春电气有限公司 目录 一、概述： 二、使用条件： 三、主要技术参数： 四、设备组成： 五、使用方法： 六、注意事项： 七、日常维护： 八、成套设备的主要部件： 九、随机文件及附件： HYJD—1200KV系列冲击电压发生器说明书一、概述: 用途及性能： 系列冲击电压发生器主要用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验，检验绝缘性能。 1200KV、2400KV和4800KV系列冲击电压发生器可产生标准雷电全波、操作波和雷电截波三种冲击电压波形，1200KV系列冲击电压发生器可产生标准雷电波、操作波、雷电截波、振荡雷电波、振荡操作波、线路绝缘子陡波、合成绝缘子陡波和变压器感应操作波共八种冲击电压波形，技术指标符合国家标准和IEC标准的规定，已通过鉴定，主要技术性能处于国内领先地位，达到国际同类产品的先进水平。 特点： 1、成套装置配套完整，电压等级齐全。 2、冲击电压发生器回路电感小，并采取带阻滤波措施，在大电容负载下仍能产生标准冲击波，负载能力大。 3、电压利用系数高，雷电波和操作波分别不低于85%和80%。 4、调波方便，操作简单，同步性能好，动作可靠。 5、采用恒流充电自动控制技术，自动化程度高，抗干扰能力强。 6、成功开发冲击波形数字分析系统和冲击电压试验数据微机在线处理系统，大大提高了冲击电压试验技术水平和试验效率。 冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于检验电力设备耐受大气过电压和操作过电压的绝缘性能，冲击电压发生器能产生标准雷电冲击电压波形、雷电冲击电压截波，标准生操作冲击电压波形等及用户指定非标冲击电压波包括陡波。 本系列冲击电压发生器可对绝缘子串、长空气间隙、套管、互感器、变压器等试品进行冲击电压试验和其它科学研究。 HYJD系列冲击电压发生器主回路电路如下： HYJD-Ⅰ型 图中： T：充电变压器 D1 D2：高压硅整流器 K1 K2：自动接地开关 R01 R02 R03：充电保护电阻(整理)耐压测试标准
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