[发明专利]高压电学实验箱

说明书

技术领域

本发明涉及高校学生进行电学实验或教学演示的一种装置，特别是用于高电压的电学实验。

背景技术

我国正在进行的高压和特高压相关工程的建设，高电压大功率电源和交直流高电压特性等方面研究，有许多技术问题需要解决，包括系统研究、测试、产品研究与开发、工程设计和实施等问题.以及高压、特高压直流输电工程的电磁环境、过电压与绝缘配合、直流偏磁、控制保护系统、交直流高压的特性等方面的研究已经对于高电压领域科研人员的实践能力提出了更高的要求。

但是由于高压电学实验设备价格昂贵，实验危险性较大，控制不方便，所以试验设备很难推广，相关的实验也很难开展，因此很多学生往往只能通过观看录像或在科技展览馆中获得相关的高压电学实践知识，对高压放电的现象往往没有一个直观的印象，而自己更没有得到实践的机会。理论和实践没有很好地结合起来。

基于提高学生实践能力原则，本发明提出了一种设计简单，控制简便、灵活，低成本，安全性高，并可根据需要进行功能扩展的高压电学实验箱。该实验箱可以对于学生的高压电学理论知识和实践能力的提高有非常大的帮助。

发明内容

本发明采用一种较为简单的装置，能完成至少5个不同的高压放电方面的实验，同时，利用装置的扩展功能，可以进行多种其它高压相关实验。

本发明采用220V，50Hz市电输入，通过40W的主变压器将其变为幅值24V，频率50Hz的交流电，作为主工作电路的输入电压。高压电学实验箱内部主要包括有输出端接线柱及扩展端口(4)，其特征在于，还设置有：交直流转换开关(3)，用于选择升压控制电路(2)所产生的高电压是以直流状态输出还是交流状态输出；升压控制电路(2)，用于将从电源(1)得到的幅值为24V直流电变换为8000V～10000V交流电；

高压电学实验箱内部的交直流转换电路(3)包括有与高压生成电路(2)相连的单刀双掷开关K2，与K2b相连的高压硅堆D1，其中，所述的单刀双掷开关K2c端与升压电路(2)中行输出变压器F的输出引脚F4相连，所述的单刀双掷开关K2a端与输出端HV直接相连，所述的高压硅堆D1的正极连接单刀双掷开关K2b端，负极接输出端HV。

高压电学实验箱内部的升压控制电路(2)包括有单刀双掷开关K1、控制功能扩展接线端子B、大功率晶体管Q1、限流电阻R1和行输出变压器F。其中，所述的大功率晶体管Q1的发射极接直流电源(1)的“-”端，集电极连接行输出变压器F输入端的F3脚，基极通过电阻R1连接行输出变压器F的F1脚；行输出变压器F的F4脚为输出端，连接K2c端，行输出变压器F的F5脚接地。所述的单刀双掷开关K1c端与电源(1)的“+”相接，K1a端与控制功能扩展接线端子B的一端相接，另一端与交直流转换开关(3)中行输出变压器F2引脚相接。K1b端直接与F2引脚相接。

高压电学实验箱内部的输出端接线柱及扩展端口(4)包括有高压输出负载扩展板(Z)，脉冲高压发生器回路实验板(M).

高压电学实验箱内部的高压输出负载扩展板(Z)包括滑道(Z10)，绝缘板固定孔(Z9)，绝缘底板(Z8)、调节螺母(Z7)，移动式负载接线柱(Z5)，金属杆支架(Z1)，伸缩金属杆(Z4)、其中可以通过调节螺母(Z7)使移动式负载接线柱(Z5)在绝缘底板(Z8)的滑道(Z10)中滑动，以改变放电间距。移动式负载接线柱(Z5)中的一个与交直流转换选择电路(3)的HV相接，另一个与升压控制电路(2)中行输出变压器F5脚相接，金属杆支架(Z1)的Z5a端与移动式负载接线柱(Z5)的B端相接，伸缩金属杆(Z4)的A端与金属杆支架(Z1)的A端，可以进一步延伸电弧的轨迹。

高压电学实验箱内部的脉冲高压发生器回路实验板(M)包括绝缘底板(M1)、固定电阻(M2)，带金属边缘小孔(M3)，绝缘板固定孔(M4)，高压电容(C)和放电球(G)。放电球(G)的G2端插入带金属边缘小孔(M3)，高压电容(C)的一个C1引脚插入放电球(G)的G2端，整体电路的搭建如图三所示。电路完成后，每两个放电球(G)为一组，它们的G1端可以组成一个放电球隙，电容在电路中是以并联的形式存在。

附图说明

图1是实验箱系统结构框图

图2是实验箱的内部区域划分图

图3是实验箱内部主电路图

图4是冲击电压发生器电路图

图5是负载接线柱区域结构图

图6是脉冲高压发生器回路实验板结构图(正反面)

图7是部分元件图

其中：

1：电源            2：升压控制电路