一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置

摘要

本发明公开了一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置，该实验装置包括：基座、分压器、均压环、冲击电压发生器本体；冲击电压发生器本体固定在基座上，冲击电压发生器本体由电容支架、支撑结构、主电容组成；分压器固定在支撑结构上，分压器由多层首尾连接的绝缘屏蔽电容组成，绝缘屏蔽电由绝缘屏蔽桶、活动套筒、脉冲电容、端盖、导电橡胶、铍铜簧片组成。本发明能将冲击电压发生器与分压器作为一体式结构，从而能节省实验室空间资源，提高实验效率，并保障实验人员安全。

权利要求

1.一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置，其特征包括：基座(1)、分压器(2)、均压环(3)、冲击电压发生器(4)、电容支架(5)、支撑结构(6)、主电容(7)；

所述基座(1)固定于地基上，在所述基座(1)上设置一正方形区域用于安装所述冲击电压发生器(4)；在所述基座(1)的正方形区域的对角连线上，分别沿所述正方形区域4个顶点位置向中心方向对称布置若干个环氧玻璃钢管(15a)，由所述正方形区域中心处一周所围成的环氧玻璃钢管(15a)构成小型正方形区域，在所述小型正方形区域中间位置处，再对称布置若干所述环氧玻璃钢管(15a)以形成中心安装区域，在所述中心安装区域的顶部安装有所述电容支架(5)；在所述电容支架(5)上安装有所述主电容(7)；

在所述中心安装区域的外侧，并处于小型正方形区域的内侧设置一配合的环氧玻璃钢管(15b)，所述中心安装区域上，与环氧玻璃钢管(15b)相邻的两个环氧玻璃钢管(15a)与所述配合的环氧玻璃钢管(15b)共同构成安装子区域，在所述安装子区域安装有所述分压器(2)；以上所有的环氧玻璃钢管构成所述基座(1)上的第一层支撑结构(6)；

以与所述第一层支撑结构(6)相同数量和位置的环氧玻璃钢管构成N层支撑结构，且各层之间的环氧玻璃钢管首尾相连，从而构成实验装置的整体支撑结构；在所述整体支撑结构的顶部固定有所述均压环(3)；

所述整体支撑结构每层均安装有主电容(7)，且各层主电容电连接，顶层的主电容与所述均压环(3)电联接；

所述分压器(2)是由多层的绝缘屏蔽电容(8)首尾连接而成，顶部的绝缘屏蔽电容与所述均压环(3)电连接，相邻两层的所述绝缘屏蔽电容(8)之间通过固定支架(16)固定在安装子区域上；

所述固定支架(16)的一侧与安装子区域中三个氧玻璃钢管的底部通过螺栓连接，另一侧与所述绝缘屏蔽电容(8)底部的第一法兰连接；且所述分压器(2)底部的固定支架的一侧与安装子区域中三个环氧玻璃钢管的顶部通过螺栓连接，另一侧与所述绝缘屏蔽电容(8)顶部的第二法兰连接。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置，其特征是：每层的所述绝缘屏蔽电容(8)是由绝缘屏蔽桶(9)、导电橡胶圈(10)、脉冲电容(11)、端盖(12)、活动套筒(13)、铍铜簧片(14)组成；

所述绝缘屏蔽桶(9)为圆柱形且底部设有第一法兰，所述绝缘屏蔽桶(9)沿壁厚方向为三层，其中，内层和外层为绝缘层，中间层为金属层，所述第一法兰与所述外层固连，所述第一法兰的底部设有第一凹槽，用于放置所述导电橡胶圈(10)；所述绝缘屏蔽桶(9)的金属层上下贯穿所述绝缘屏蔽桶(9)，并与所述第一凹槽中的所述导电橡胶圈(10)接触；在所述绝缘屏蔽桶(9)顶部位置的外层与金属层的高度均高于内层；

所述绝缘屏蔽桶(9)内部同轴安装所述脉冲电容(11)，且上下相邻层的所述脉冲电容(11)电连接；所述脉冲电容(11)为圆柱形，顶部和底部均设有法兰，且两个法兰的外径与所述绝缘屏蔽桶(9)内层的内径相同，从而形成上下滑动配合结构；所述脉冲电容(11)的底部法兰的一侧与所述端盖(12)通过螺栓连接；所述端盖(12)与所述绝缘屏蔽桶(9)的底部通过螺钉连接；从而实现所述脉冲电容(11)与所述绝缘屏蔽桶(9)的固连；

在所述绝缘屏蔽桶(9)的顶部配合有所述活动套筒(13)；所述活动套筒(13)为圆柱形，且顶部有第二法兰，所述活动套筒(13)沿壁厚方向分为三层，其中，内层、外层为绝缘层，中间层为金属层，所述第二法兰与所述外层固连，第二法兰的底部设有第二凹槽，用于放置导电橡胶圈；所述活动套筒(13)的金属层贯穿所述活动套筒(13)，并与所述第二凹槽中的导电橡胶圈接触；在所述活动套筒(13)的底部，其内层与金属层的高度均高于外层；所述活动套筒(13)底部的金属层外径略小于所述绝缘屏蔽桶(9)顶部的金属层内径，从而使得所述活动套筒(13)底部的金属层插入所述绝缘屏蔽桶(9)顶部的金属层中；

在所述绝缘屏蔽桶(9)顶部的金属层内侧和所述活动套筒(13)的外侧之间设置有所述铍铜簧片(14)，以实现所述绝缘屏蔽桶(9)与所述活动套筒(13)的电联接。

说明书

一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及飞机雷电压实验装置技术领域，具体为一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置。

背景技术

[0002] 在飞机雷电压实验过程中，冲击电压发生器是产生飞机雷电防护鉴定实验所需波形的设备，分压器是用于测量冲击电压发生器所产生电压波形的设备。由于冲击电压发生
器和分压器在实验过程中均为高压设备，需要放置在空旷的场地，且在冲击电压发生器放
电过程中，两者会相互影响，致使冲击电压发生器所产生波形不符合标准，同时分压器的测
量精度也会受到影响，因此在试验时需要保证冲击电压发生器与分压器间隔一定的距离，
为了节省实验室空间，分压器一般做成可移动式结构，在实验结束后将分压器移动到实验
室边角位置。但是对于极高冲击电压发生器及分压器设备，这种方法已经不适用。随着冲击
电压发生器的电压提高，测量用分压器的高度会增加，移动底座的难度也会随之增大，冲击
电压发生器与分压器距离也会增加。这种情况造成了两个设备占用大量的实验室空间，分
压器的移动难度高，移动分压器时的人员的安全性也不容易得到保障。

发明内容

[0003] 本发明为克服现有技术存在的不足之处，提供一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置，以期能将冲击电压发生器与分压器作为一体式结构，从而节省实验室空间，
省去移动分压器的时间，提高实验效率，不需要移动分压器，保障实验人员的安全。

[0004] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

[0005] 本发明一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置的特点包括：基座、分压器、均压环、冲击电压发生器、电容支架、支撑结构、主电容；

[0006] 所述基座固定于地基上，在所述基座上设置一正方形区域用于安装所述冲击发生器；在所述基座的正方形区域的对角连线上，分别沿所述正方形区域4个顶点位置向中心方
向对称布置若干个环氧玻璃钢管，由所述正方形区域中心处一周所围成的环氧玻璃钢管构
成小型正方形区域，在所述小型正方形区域中间位置处，再对称布置若干所述环氧玻璃钢
管以形成中心安装区域，在所述中心安装区域的顶部安装有所述电容支架；在所述电容支
架上安装有所述主电容；

[0007] 在所述中心安装区域的外侧，并处于小型正方形区域的内侧设置一配合的环氧玻璃钢管，所述中心安装区域上，与环氧玻璃钢管相邻的两个环氧玻璃钢管与所述配合的环
氧玻璃钢管共同构成安装子区域，在所述安装子区域安装有所述分压器；以上所有的环氧
玻璃钢管构成所述基座上的第一层支撑结构；

[0008] 以与所述第一层支撑结构相同数量和位置的环氧玻璃钢管构成N层支撑结构，且各层之间的环氧玻璃钢管首尾相连，从而构成实验装置的整体支撑结构；在所述整体支撑
结构的顶部固定有所述均压环；

[0009] 所述整体支撑结构每层均安装有主电容，且各层主电容电连接，顶层的主电容与所述均压环电联接；

[0010] 所述分压器是由多层的绝缘屏蔽电容首尾连接而成，顶部的绝缘屏蔽电容与所述均压环电连接，相邻两层的所述绝缘屏蔽电容之间通过固定支架固定在安装子区域上；

[0011] 所述固定支架的一侧与安装子区域中三个氧玻璃钢管的底部通过螺栓连接，另一侧与所述绝缘屏蔽电容底部的第一法兰连接；且所述分压器底部的固定支架的一侧与安装
子区域中三个环氧玻璃钢管的顶部通过螺栓连接，另一侧与所述绝缘屏蔽电容顶部的第二
法兰连接。

[0012] 本发明所述的一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置的特点也在于：

[0013] 每层的所述绝缘屏蔽电容是由绝缘屏蔽桶、导电橡胶圈、脉冲电容、端盖、活动套筒、铍铜簧片组成；

[0014] 所述绝缘屏蔽桶为圆柱形且底部设有第一法兰，所述绝缘屏蔽桶沿壁厚方向为三层，其中，内层和外层为绝缘层，中间层为金属层，所述第一法兰与所述外层固连，所述第一
法兰的底部设有第一凹槽，用于放置所述导电橡胶圈；所述绝缘屏蔽桶的金属层上下贯穿
所述绝缘屏蔽桶，并与所述第一凹槽中的所述导电橡胶圈接触；在所述绝缘屏蔽桶顶部位
置的外层与金属层的高度均高于内层；

[0015] 所述绝缘屏蔽桶内部同轴安装所述脉冲电容，且上下相邻层的所述脉冲电容电连接；所述脉冲电容为圆柱形，顶部和底部均设有法兰，且两个法兰的外径与所述绝缘屏蔽桶
内层的内径相同，从而形成上下滑动配合结构；所述脉冲电容的底部法兰的一侧与所述端
盖通过螺栓连接；所述端盖与所述绝缘屏蔽桶的底部通过螺钉连接；从而实现所述脉冲电
容与所述绝缘屏蔽桶的固连；

[0016] 在所述绝缘屏蔽桶的顶部配合有所述活动套筒；所述活动套筒为圆柱形，且顶部有第二法兰，所述活动套筒沿壁厚方向分为三层，其中，内层、外层为绝缘层，中间层为金属
层，所述第二法兰与所述外层固连，第二法兰的底部设有第二凹槽，用于放置导电橡胶圈；
所述活动套筒的金属层贯穿所述活动套筒，并与所述第二凹槽中的导电橡胶圈接触；在所
述活动套筒的底部，其内层与金属层的高度均高于外层；所述活动套筒底部的金属层外径
略小于所述绝缘屏蔽桶顶部的金属层内径，从而使得所述活动套筒底部的金属层插入所述
绝缘屏蔽桶顶部的金属层中；

[0017] 在所述绝缘屏蔽桶顶部的金属层内侧和所述活动套筒的外侧之间设置有所述铍铜簧片，以实现所述绝缘屏蔽桶与所述活动套筒的电联接；

[0018] 已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

[0019] 本发明通过对分压器中的脉冲电容外加屏蔽绝缘桶，通过导电橡胶实现各层屏蔽绝缘桶的电连接，有效地隔绝了冲击电压发生器与分压器在放电时的相互影响作用，同时
采用内外双层绝缘材料，防止了冲击电压发生器与分压器在高压情况下对屏蔽层放电，实
现了冲击电压发生器与分压器的一体化结构设计。同时，每层绝缘屏蔽桶均单独安装，可以
通过拆卸夹紧支架、安装支架，移动滑动法兰，实现了每层绝缘屏蔽桶的自由拆卸，安装维
护方便。

附图说明

[0020] 图1为紧凑型极高冲击电压分压器整体示意图；

[0021] 图2为绝缘屏蔽电容安装示意图；

[0022] 图3为绝缘屏蔽电容结构示意图；

[0023] 图4为铍铜簧片安装示意图；

[0024] 图中标号：1基座、2分压器、3均压环、4冲击电压发生器本体、5电容支架、6支撑结构、7主电容、8绝缘屏蔽电容、9绝缘屏蔽桶、10导电橡胶圈、11脉冲电容、12端盖、13活动套
筒、14铍铜簧片、15a环氧玻璃钢管、15b环氧玻璃钢管、16固定支架。

具体实施方式

[0025] 本实施例中，如图1所示，一种紧凑型冲击电压发生器和分压器的实验装置，包括：基座1、分压器2、均压环3、冲击电压发生器4、电容支架5、支撑结构6、主电容7；

[0026] 基座1固定于地基上，在基座1上设置一正方形区域用于安装冲击发生器4；在基座1的正方形区域的对角连线上，分别沿正方形区域4个顶点位置向中心方向对称布置若干个
环氧玻璃钢管15a，由正方形区域中心处一周所围成的环氧玻璃钢管15a构成小型正方形区
域，在小型正方形区域中间位置处，再对称布置若干环氧玻璃钢管15a以形成中心安装区
域，如图2所示，在中心安装区域的顶部安装有电容支架5；在电容支架5上安装有主电容7；

[0027] 如图2所示，在中心安装区域的外侧，并处于小型正方形区域的内侧设置一配合的环氧玻璃钢管15b，中心安装区域上，与环氧玻璃钢管15b相邻的两个环氧玻璃钢管15a与配
合的环氧玻璃钢管15b共同构成安装子区域，在安装子区域安装有分压器2；以上所有的环
氧玻璃钢管构成基座1上的第一层支撑结构6；

[0028] 以与第一层支撑结构6相同数量和位置的环氧玻璃钢管构成N层支撑结构，且各层之间的环氧玻璃钢管首尾相连，从而构成实验装置的整体支撑结构；在整体支撑结构的顶
部固定有均压环3；

[0029] 以上整体支撑结构每层均安装有主电容7，各层的主电容电连接，顶层的主电容与均压环3电联接，主电容与充电装置、球隙结构等构成冲击电压发生器4；

[0030] 分压器2是由多层的绝缘屏蔽电容8首尾连接而成，顶部的绝缘屏蔽电容与均压环电3连接，相邻两层的绝缘屏蔽电容8之间通过固定支架16固定在安装子区域上；

[0031] 如图2所示，固定支架16的一侧与安装子区域中三个氧玻璃钢管的底部通过螺栓连接，另一侧与绝缘屏蔽电容8底部的第一法兰连接；且分压器2底部的固定支架的一侧与
安装子区域中三个环氧玻璃钢管的顶部通过螺栓连接，另一侧与绝缘屏蔽电容8顶部的第
二法兰连接。通过以上连接方式，实现了每个绝缘屏蔽电容8均具有独立的安装结构，可单
独拆卸；

[0032] 具体实施中，如图3所示，每层的绝缘屏蔽电容8是由绝缘屏蔽桶9、导电橡胶圈10、脉冲电容11、端盖12、活动套筒13、铍铜簧片14组成；

[0033] 绝缘屏蔽桶9为圆柱形且底部设有第一法兰，绝缘屏蔽桶9沿壁厚方向为三层，其中，内层和外层为绝缘层，中间层为金属层，第一法兰与外层固连，第一法兰的底部设有第
一凹槽，用于放置导电橡胶圈10；绝缘屏蔽桶9的金属层上下贯穿绝缘屏蔽桶9，并与第一凹
槽中的导电橡胶圈10接触；在绝缘屏蔽桶9顶部位置的外层与金属层的高度均高于内层；

[0034] 绝缘屏蔽桶9内部同轴安装脉冲电容11，且上下相邻层的脉冲电容11电连接；脉冲电容11为圆柱形，顶部和底部均设有法兰，且两个法兰的外径与绝缘屏蔽桶9内层的内径相
同，从而形成上下滑动配合结构；脉冲电容11的底部法兰的一侧与端盖12通过螺栓连接；端
盖12与绝缘屏蔽桶9的底部通过螺钉连接；从而实现脉冲电容11与绝缘屏蔽桶9的固连；

[0035] 在绝缘屏蔽桶9的顶部配合有活动套筒13；活动套筒13为圆柱形，且顶部有第二法兰，活动套筒13沿壁厚方向分为三层，其中，内层、外层为绝缘层，中间层为金属层，第二法
兰与外层固连，第二法兰的底部设有第二凹槽，用于放置导电橡胶圈；活动套筒13的金属层
贯穿活动套筒13，并与第二凹槽中的导电橡胶圈接触；在活动套筒13的底部，其内层与金属
层的高度均高于外层；活动套筒13底部的金属层外径略小于绝缘屏蔽桶9顶部的金属层内
径，从而使得活动套筒13底部的金属层插入绝缘屏蔽桶9顶部的金属层中；

[0036] 如图4所示，在绝缘屏蔽桶9顶部的金属层内侧和活动套筒13的外侧之间设置有铍铜簧片14，以实现绝缘屏蔽桶9与活动套筒13的电联接；

[0037] 由于活动套筒13可以上下移动，在维护时通过拆除活动套筒13顶部法兰上的螺栓，向下移动活动套筒13，拆除相邻脉冲电容11之间的电联接，并拆除绝缘屏蔽桶9底部的
法兰的螺栓即可是实现单层绝缘屏蔽电容8的拆卸；反之可实现单层绝缘屏蔽电容8的安
装；

[0038] 绝缘屏蔽电容8结构中的铍铜簧片14、导电橡胶10、缘屏蔽桶9和活动套筒13的金属层共同构成屏蔽层，用于屏蔽冲击电压发生器4放电时产生的电磁场，减小该电磁场对分
压器2测量精度的影响；绝缘屏蔽桶9和活动套筒13的外层构成第一绝缘层，防止重建电压
发生器4对屏蔽层放电，缘屏蔽桶9和活动套筒13的内层构成第二绝缘层，防止脉冲电容11
对屏蔽层放电。