(精品)机械工程学院参考毕业论文格式xin

更新时间:2024-05-09 18:06:01 阅读量: 综合文库 文档下载

说明:文章内容仅供预览,部分内容可能不全。下载后的文档,内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的,是否完整无缺。

学校代码:11517

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING

毕业设计

题 目 实验用小型电阻分压器的设计 学生姓名 苗 超 专业班级 机械设计制造及其自动化0702 院(部) 机械工程学院 指导教师(职称) 邬昌峰(讲师) 完成时间 2011 年 5 月26日

河南工程学院论文版权使用授权书

本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本;学校有权保存论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。

论文作者签名:

年 月 日

河南工程学院毕业设计原创性声明

本人郑重声明:所呈交的论文,是本人在指导教师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名:

年 月 日

河南工程学院

毕业设计任务书

题目 实验用小型电阻分压器的设计

主要内容

高压快脉冲具有被测前沿快、被测脉冲幅值高、电磁干扰强烈、导体集肤效应的影响严重特点,对整个测量系统进行设计和标定存在许多困难。因此实验室里大多采用的是常规的测量方法。

对于实验室里采用的测量高压快脉冲的常规方法,由于高压快脉冲的测量难度很大,相应的测量系统的精度、稳定性、抗干扰性等都是需要解决的问题。

本课题通过搭建分压器与数字存储示波器为主要组件的测量系统,来进行冲击高压分压系统的峰值及波形的测量。

对于不同类型的电压信号,对分压器的性能和要求有所不同,所研制的脉冲分压器性能的好坏是测量系统能否达到测量要求的关键。

基本要求

完成实验用小型电阻分压器的设计。 主要内容包括:

1.查阅国内外相关文献不少于15篇(其中外文文献不少于2篇,列入参考文献中),根据查阅的文献资料情况,写出文献综述(不少于3000字);翻译外文文献一篇(译文字数不少于3000字)。文献综述与翻译单独装订成册。

2.确定设计方案。 3.绘制出设计图纸一套。 4.按要求撰写毕业论文。

主要参考文献

1.推荐参考书:

[1] 周璧华,陈斌,石立华.电磁脉冲及其工程防护[M].北京:国防工业出版社,2003.

[2] 张仁豫,陈昌渔,王昌长.高电压试验技术[M].北京:清华大学出版社,2003. [3] 曾中正. 实用脉冲功率技术引论[M].西安:陕西科学技术出版社,2003. [4] 郭允晟,苏秉伟,方伟乔等.脉冲参数与时域测量技术[M].北京:中国计量出版社,1989.

[5] 梁曦东,陈昌渔,周远翔.高电压工程[M].北京:清华大学出版社,2003. [6] 谭阳红,蒋文科,何怡刚.基于OrCAD 10.5的电子电路分析与设计[M]. 北京:国防工业出版社,2007.

2.学术期刊、学术会议等其它参考文献

自备。

完 成 期 限: 指导教师签名: 专业负责人签名:

年 月 日

目 录

摘 要 ................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................ II 1 绪论 .................................................................................................... 1

1.1 课题研究的背景及意义 .................................................................... 1 1.2 国内外研究动态 ................................................................................ 2

1.2.1 脉冲电压测量 ............................................................................................. 2 1.2.2 电阻分压器研究现状 ................................................................................. 3

1.3 本文的主要研究内容 ........................................................................ 4

2 电阻分压器原理分析 ........................................................................ 6 3 电阻分压器的设计 ............................................................................ 9

3.1 结构确定 ............................................................................................ 9 3.2 材料选择 ............................................................................................ 9

3.2.1 电阻的选择 ................................................................................................. 9 3.2.2 壳体材料的选择 ....................................................................................... 12 3.2.3 绝缘材料的选择 ....................................................................................... 12 3.2.4 电缆的选择 ............................................................................................... 13 3.2.5 其他材料的选择 ....................................................................................... 15

4 电阻分压器模拟仿真 ...................................................................... 16

4.1 OrCAD简介 ................................................................................... 16 4.2 电路模拟仿真 .................................................................................. 17

4.2.1 电阻分压器各电路参数计算 ................................................................... 17 4.2.2 电路原理图的绘制 ................................................................................... 18 4.2.3 电路的PSpice AD分析 ........................................................................... 19

4.3 电阻分压器测量误差分析.............................................................. 22

4.3.1 减少杂散电容对测量准确度的影响 ....................................................... 22 4.3.2 针对其他影响因素的补偿措施 ............................................................... 23

结束语..................................................................................................... 24 致 谢..................................................................................................... 25 参考文献 ................................................................................................ 26 附录 ......................................................................................................... 28

实验用小型电阻分压器的设计

摘 要

在受控核聚变、强流电子加速、高功率微波和自由电子激光等高科技领域中,脉冲高电压测量系统的分压器是一个关键性部件。电阻分压器原理简单,应用广泛,但当测量瞬时幅值达几十千伏的电压时,就必须要考虑分布参数、高压绝缘和阻抗匹配等因素的影响,此时要求分压器具有良好的响应特性和稳定性。

本文研究的电阻分压器主要用于测量来自高压脉冲源的幅值为30kV、上升时间为纳秒级的高压脉冲信号。通过对分压比的计算、结构的确定以及材料的选择,完成了二级电阻分压器的设计。对于所设计的分压器建立了电路模型,运用OrCAD软件对其传输性能进行了模拟仿真,分析了影响其传输性能的因素。最后通过仿真波形与实际波形的对比分析,证明了所设计的电阻分压器传输性能好,符合实验要求。

关键词 脉冲高电压;电阻分压器;OrCAD;实验

DESIGN OF A SMALL RESISTOR

DIVIDER FOR TEST

ABSTRACT

Voltage divider is a key part of controlled nuclear fusion, strong electron acceleration, laser and other parameters, and impedance matching and other factors must be considered when the amplitude of the instantaneous voltage is up to tens of kilovolts. Good response and stability of voltage divider is required.

The resistor divider studied in this paper is mainly used for measuring of divider ratio, structure determination and materials selection. The circuit model of the divider designed is established. The transmission performance of the divider designed is simulated, and the factors affecting the transmission performance of the divider is analyzed. Good transmission performance of the resistor divider is approved through the comparative analysis of the waveform and actual waveform, and the resistor divider designed meets the experimental requirements.

KEY WORDS )、频域矩量法(FDMM)、时域矩量法(TDMM)等。当然随着电子计算机性能的飞速提高,基于这些算法的电磁场仿真计算软件也相继出现,例如:基于有限元法的ANSYS、基于矩量法的FEKO,IE3D、基于时域有限差分方法的FIDELITY以及多种计算方法混合应用的EMC2000、CST等。这些商业仿真计算软件的出现,将电磁工程师从繁琐的程序中解脱出来,使得仿真计算更为容易,所得到的结果也更加精确,仿真软件的应用将大大提高工作的效率和计算的可靠性。虽然计算电磁学领域中仿真计算方法很多,但是对于纳秒脉冲测量用电阻分压器的仿真计算还很少。

综上所述,电阻分压器电磁仿真技术是国内外纳秒脉冲测量以及电磁脉冲防护领域研究的热点问题,随着纳秒脉冲测量技术的要求,早期核电磁脉冲波形上升时间由原来的10ns缩短到2~3 ns,上升时间越来越短,幅值越来越高。相应的测量系统也有了新的技术要求,因此研究满足纳秒脉冲测量要求的电阻分压器是十分必要的。

1.3 本文的主要研究内容

本文研究的是高压脉冲信号的测量,电阻分压器结构简单,测量精度较高,在待测电压比较低(几万伏) 的条件下,它的几何尺寸相对电容分压器等比较小,而且性能好、使用方便,所以应用相当广泛,作为一个转换装置,其最基本的功能是准确快速的反映被测电压。阶跃响应时间是衡量分压器性能的一个重要指标. 在理想情况下,阶跃响应时间为零,这样测量出来的波形就跟待测波形完全一致. 但由于电感、电容等杂散参数的存在,阶跃响应时间或多或少的存在,如何尽可能小的减少分压器阶跃响应时间,使测出的波形与真实波形尽可能一致是研究人员研制分压器时关注的焦点.因此,探讨杂散参数对分压器阶跃响应时间的影响规律具有重要的意义。本文通过OrCAD软件进行模拟仿真,分析分压器和纳秒高压测量系统各部件的阻抗匹配问题等等因素,进而确定其最佳结构参数,最终研制出符合高压纳秒脉冲测量要求的电阻分压器。并制作出实物,对其进行性能试验,进一步改进。

2 电阻分压器原理分析

理想的电阻分压器由两个纯电阻串联而成,其中任何一个电阻上的电压都小于输入电压,通常输出信号从较小的电阻上引出。实际上,任何电阻都具有一定的杂散电感,电阻之间、电阻与地之间都有一定的杂散电容,分压器和测量回路中往往不可避免还有引线。考虑了分布杂散参数的电阻分压器的等效电路如图2.1所示:

图2.1 电阻分压器的分布参数等效电路

其中,为分压器总电阻,为分压器总对地电容。 于是,分压器输出波形的10%~90%上升时间为

ln9 tr?0.1~0.9??2RCe?0.22RCe (2-1)

?即分压器的上升时间正比于总电阻与总对地电容之积。因此欲减小分压器的上升时间,必须尽可能降低分压器对地电容,同时适当限制分压器的电阻值。

电阻分压器的集总参数等效电路如图2.2:

图2.2 电阻分压器的集总参数等效电路

-高压臂电阻; -低压臂电阻; -等效对地电容

其中

, (2-2)

这个模型与分布参数模型等效。可以看出,在和确定时,应适当限制分压比的

大小,从而控制分压器的上升时间。

由于高速快脉冲电压的瞬时幅值可达几百kV,分压器的衰减倍数应达103~104量级, 要采用2 级甚至3 级分压[1]。本文采用的是二级电阻分压器。

其原理如图2.3:

图2.3 二级电阻分压器原理图

—第1级高压臂电阻;—第1级低压臂电阻 —第2级高压臂电阻;—第2级低压臂电阻

二级电阻分压器的集总参数等效电路如图2.4:

图2.4 二级电阻分压器的集总参数等效电路

-第1级高压臂电阻; -第1级低压臂电阻; -第1级等效对地电容 -第2级高压臂电阻; -第2级低压臂电阻; -第2级等效对地电容

其中为补偿电感,而

; (2-3) 和分别为第1级和第2级的分布电容。 对上述电路可写出如下方程:

(2-4)

* I1?CeldVp*dVo?VpR2?I2?Ce (2-5) 2dtdt (2-6)

(2-7)

由于,因此第二个方程右边第3、4项可以忽略,从而前两个方程可以单独封闭求解得出,进而将其作为第三、四个方程的源项得到输出电压。这就是说补偿电感的作用仅仅局限于分压器的第2级,因此补偿效果很有限。

对于传统的线绕式电阻分压器而言, 由于其杂散电容和电阻自身电感的影响, 容易产生谐振和振铃[22], 因此传统的线绕式电阻分压器不适于测量带宽1GHz, 上升时间为亚ns的快脉冲。

为了尽量消除杂散参数的影响, 本文采用高压玻璃釉电阻作为二级电阻分压器第1级的高压臂电阻, 第1级低压臂和第2级分压电阻、, 都采用金属膜无感电阻。此外还必须考虑到分压器第1级与第2级和同轴电缆的阻抗匹配[23]。由于总的分压比确定,通过调节第1、2级各自分配的分压比,得到最合理的结果,才能确定最合理的电阻值,使得分压效果尽量完美。

3 电阻分压器的设计

3.1 结构确定

对于如图2.3所示的二级分压系统, 必须尽量减小杂散参数对分压器测量系统的影响,要做好绝缘屏蔽、阻抗匹配等措施, 以兼顾高频分压及耐压的要求。同轴式分压器结构简单、制作容易、便于与同轴电缆连接。基于以上的构想,本文设计了如图3.1所示的电阻分压器:

图3.1 电阻分压器结构简图

整个分压器以铝合金管作为壳体,轻巧方便;为了尽量减小引线电感,电阻圈1和电阻圈2均由10个呈辐射状的电阻做成[2]。电阻圈1相当于分压器第1级的低压臂,电阻圈2相当于分压器第2级的低压臂,两个电阻圈之间的电阻为分压器第2级的高压臂。

3.2 材料选择[24-26]

3.2.1 电阻的选择

3.2.1.1 分压器各电阻阻值的确定

脉冲源电压为30kV,示波器输入电压为5V,因此分压器总的分压比为

(3-1)

设分压器第1级分压比为N1,第2级分压比为N2,则有:

(3-2)

取N1=300,由(3-1)(3-2)式得:N2=20。

由于分压器输出端与传输电缆的匹配(始端匹配),传输电缆与示波器输入端

的匹配(终端匹配)严重影响测量的准确性,所以选择:

电阻圈1 和电阻圈2 均由10 个呈辐射状的电阻做成,因此各个电阻。 由,得:

3.2.1.2 电阻材料型号的选择

(1) 第1级高压臂电阻的选择

对于传统的线绕式电阻而言,由于其杂散电容和电阻自身电感的影响, 容易产生谐振和振铃, 因此传统的线绕式电阻不适于测量高压快脉冲。

非线绕电阻器分为薄膜型电阻器和合成型电阻器两类。薄膜型电阻器分为碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器及合金箔电阻器。合成型电阻器分为合成碳膜电阻器、金属玻璃釉电阻器、有机实芯电阻器及无机实芯电阻器。

玻璃釉电阻器也叫做金属玻璃釉电阻器或厚膜电阻器。这种电阻器的电阻体是由银、钯、铑和钌等的金属氧化物和玻璃釉粘合剂在高温下烧结制成的。这种电阻器的特点是耐高温、比率功率较大、阻值范围宽、温度系数小、制造工艺简单。既可制成一般精度的电阻器,也可制成精密电阻器。根据特殊要求,其精度可达。

玻璃釉电阻器有三种结构形式:带引线的片形、圆柱形和不带引线的片形。 玻璃釉电阻器有以下几种类型:

①小功率玻璃釉电阻器 这种电阻的电阻体采用稳定性好、可靠性高的钌系金属玻璃釉电阻浆料、用印刷法成膜,在800℃以上高温烧结成的电阻膜。端头采用易焊接、稳定、可靠的钯-银电极,并用高温焊料焊接引线。这种电阻采用单向引出线,能直接插入印刷电路,便于装配。

②高阻玻璃釉电阻器 这种电阻器的电阻体也是采用性能稳定、可靠性高的金属玻璃釉电阻体,钯-银电极及高温焊接的引出线。它与高阻合成碳膜电阻器相比,具有体积小、重量轻、高频特性好、价格低等优点。

③高压玻璃釉电阻器 这种电阻器的电阻体是采用性能优良的钌酸盐系电阻浆料高温烧结而成。主要用在各种交直流及脉冲高压设备中。

④玻璃釉片电阻器 这种电阻器是无引线结构电阻器,体积小、轻、薄片型、多应用于电子计算机、电子手表、电子协调器、摄像机等整机中。

由于第1级高压臂电阻耐压高,性能要求高,不宜采用普通电阻,所以本文采用

玻璃釉电阻RIG8B。其耐高电压,大功率,主要用于高压分压器、高压测试设备、老练设备、负载。由计算得:

额定功率p=50W,外形尺寸Φd×l=Φ26mm×135mm, D=M6(mm) (2) 其他电阻的选择

为使分压器达到准确度要求,所选电阻元件必须具有较小的温度系数和电压系数。同时分压器还要满足一定的耐高压冲击的要求,考虑到减小分压器体积,电阻串联的个数不宜多,故需要采用高阻值高电压的电阻。常规用于电阻分压器的电阻主要有碳膜电阻器、金属膜电阻器和线绕电阻。对这几种电阻器进行分析和比较如下:

碳膜电阻器是一种薄膜电阻器,它是通过真空高温热分解的结晶碳沉积在柱形的或管形的陶瓷骨架上制成的,并通过控制膜的厚度和刻槽来控制电阻值,因其制作容易,成本低廉,得到广泛应用。合成碳膜电阻器是将碳黑、填料和有机粘合剂配成悬浮液,涂覆在绝缘骨架上,经加热聚合而成,这种电阻器主要适于制成高压、高阻用的电阻器,但不足之处在于抗湿性差,电压稳定性低,频率特性不好,噪声大。

金属膜电阻器也是一种薄膜电阻器,它是将金属或合金材料用高真空加热蒸发法在陶瓷体上形成一层薄膜制成。金属膜电阻器具有耐高温、抗氧化、热稳定性好、超负载稳定性好,长期工作稳定可靠的特性。温度系数小,工作频率范围大,噪声电动势很小,电压系数比碳膜电阻器更好,相同功率条件下比碳膜电阻器体积小很多。但金属膜电阻器的脉冲负荷稳定性较差。

线绕电阻器是用高比电阻材料康铜、锰铜或镍铬合金丝缠绕在陶瓷骨架上制作而成的电阻器。线绕电阻器具有噪声小甚至无电流噪声温度系数小、热稳定性好、耐高温,功率大,能承受大功率负荷等优点。其缺点是高频特性差,线绕电阻器可以制成低噪声,耐热性好的功率型普通线绕电阻器、精密线绕电阻器以及高精密线绕电阻器。但是,通常线绕电阻器的最高工作电压只有几百伏。故不适用于幅值很高的纳秒高压脉冲测量。

通过以上几种电阻的分析可知碳膜电阻器脉冲负荷稳定性较差,经受上升沿很快的电压冲击或正常的操作冲击电压之后,阻值会发生改变。线绕电阻器最高工作电压只有几百伏,也不适于纳秒高压测量。而金属氧化膜电阻具有高信赖性,高稳定性及不燃等特性,适用于各种较大功率回路,故在分压器制作过程中选用金属氧

化膜电阻器。

为了尽量减小杂散参数的影响, 电阻圈1,2和第2级高压臂电阻均采用金属膜无感电阻。电阻圈1,2的各个电阻选用0.05W,500Ω金属膜无感电阻。第2级高压臂电阻R3选用0.05W,1kΩ金属膜无感电阻。

3.2.2 壳体材料的选择

铝是工业上常用的轻型金属材料,资源丰富,其特点是密度小,由于纯铝的强度低,因此常采用铝合金,提高其强度和耐热性能。本文采用铝合金管作为壳体,其价格比铜低,轻巧方便,亦能满足实验要求。

综合考虑绝缘屏蔽、对地电容等的影响,选用内径为Φ50mm、壁厚5mm的铝合金管。

3.2.3 绝缘材料的选择

绝缘材料在各种电器设备、电工仪表中使带电部件与其他部件相互隔离,起着机械支撑、固定以及灭弧、散热、储能、防潮、防霉或改善电场的电位分布和保护导体的作用。电气维修中,选用优质的绝缘材料、合理采用绝缘材料的新技术,对提高电气设备的性能成本比和改善电气设备的功率重量比具有显著的作用。

绝缘材料又叫电介质,按物态可分为气体、液体和固体。空气、氢、氮、二氧化碳、六氟化硫以及甲烷等都是良好的气体绝缘材料;变压器油、开关油、电容器油、电缆油等矿物油,十二烷基苯、聚异丁烯、硅油和三氯联苯等合成油以及蓖麻油等,都是优良的液体绝缘材料;固体绝缘材料中常用的有绝缘漆、纸、纸板及纤维制品、漆布、漆管和绑扎带等绝缘纤维浸渍制品、云母制品、塑料、橡胶、玻璃和电工陶瓷等。

绝缘材料的选用需要注意几点:

(1)绝缘强度与电击穿 当绝缘材料两端外施电压超过一定值时,绝缘材料将被击穿,这种现象称为绝缘材料的电击穿。绝缘材料在使用时外施电压的电场强度应小于绝缘材料的绝缘强度,并留有充分的余量。

(2)绝缘材料的耐热性 绝缘材料的耐热性是指绝缘材料及其制品承受高温而不致损坏的能力。绝缘材料过热时,其绝缘电阻减小,绝缘强度降低,介质损耗加大,

最终导致绝缘材料击穿。因此在选择材料时要充分考虑这一点。

(3)绝缘材料的老化 绝缘材料在设备运行中由于各种因素的作用而发生一系列不可恢复的物理、化学变化而导致绝缘材料电气和力学性能的劣化,通常称为老化。引起此现象的形式主要有大气老化、热老化和电老化,因此在使用时必须注意环境的影响,特殊环境应使用特种材料。

氟塑料分子结构中含氟碳键,键能很高,具有良好的耐热性、耐磨性、耐化学性和耐辐照性,包含有聚四氟乙烯(F4)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(F46)和四氟乙烯-全氟乙烷基乙烯基醚共聚物(PFA)等。F4电气性能优良,相对介电常数和介质损耗角正切在已知固体绝缘材料中最低,具有优异的耐热、耐腐蚀性能,可长期工作温度为250℃,对酸、碱及其他化学药品和各种溶剂的稳定性优于其他氟材料,因此,本文选用聚四氟乙烯材料。

根据无耗传输线特性阻抗的计算公式[27]:

(3-3)

式中:,分别为无耗传输线内、外导体半径;为同轴线内、外导体间填充介质的相对介电常数,即聚四氟乙烯的相对介电常数。其中b=55mm,。

考虑到分压器第1级与第2级和同轴电缆的阻抗匹配[23],则。

综上,由(3-3)式可得a=16.93mm,考虑加工等损耗,选取直径为Φ25mm的聚四氟乙烯棒料。

由于聚四氟乙烯材料价格昂贵,因此只在第1级高压臂电阻与高压电缆接头处填充此材料,图3.1所示其他地方采用有机玻璃绝缘材料。选取内径为Φ40mm,壁厚5mm的有机玻璃管。

3.2.4 电缆的选择

3.2.4.1 高压电缆的选择

将一根或数根绝缘导线组合成线芯,外面缠绕上密闭的包扎层(铝、铅或塑料),这种导线称为电缆。

电缆的种类很多,其结构和用途不同。电力系统中常用的有电力电缆、控制电缆及电气装备用电缆。本文选用的是电力电缆,电力电缆在电力系统中用于传输或分配较大功率的电能。

电力电缆的基本结构主要包括导体、绝缘层和保护层3部分。通常采用导电性能良好的铜、铝做导体。绝缘层用以将导体与相邻导体以及保护层隔离,一般要求绝缘性能良好,经久耐用,有一定的耐热性能。保护层分为内护层和外护层两部分,用来保护绝缘层,以免外力损伤和水分浸入电缆。它具有一定的机械强度。电缆外护层具有“三耐”和“五防”功能。“三耐”即耐寒、耐热、耐油;“五防”即防潮、防雷、防蚁、防鼠、防腐蚀。

电力电缆按绝缘材料分为:油浸纸绝缘、塑料绝缘、橡胶绝缘、气体绝缘;按结构特征分为:统包型、分相型、钢管型、扁平型、自容型;按电压等级分为高压电缆、低压电缆;按缆芯数量分为单芯、双芯、三芯、四芯四种;按缆芯电体形状分为圆形、扁形、椭圆形;按电缆导体的填充系数大小分为紧压、非紧压两种。

油浸纸绝缘电缆具有耐压强度高、耐热能力好和使用年限长等优点,但工作时浸渍油会流动,因此两端的高度差有一定的限制,否则电缆低的一端可能因为油压很大使端头胀裂漏油,而高的一端则可能因油流失而使绝缘干枯,耐压降低,甚至击穿。塑料电缆具有抗酸碱、防腐蚀和重量轻等优点,已基本取代油浸纸绝缘电缆。塑料绝缘电缆主要有聚氯乙烯绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆。聚氯乙烯绝缘电缆的电压等级范围是1~10kV,交联聚乙烯绝缘电缆分为中低压交联电缆(1~35kV)和高压超高压交联电缆(110kV及以上)。

综上所述,如图2.3高压电缆选用耐压为30kV,单芯铜导线交联聚乙烯绝缘电缆。 3.2.4.2 射频同轴电缆的选择

射频同轴电缆由内导体、绝缘介质、外导体(屏蔽层)和护套4部分组成。内导体通常由一根实心导体构成,利用高频信号的集肤效应,对于需要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线;对不需要供电的用户网采用铜包钢线,也可采用铜线。这样既保证电缆的传输性能,又可以满足供电及机械性能的要求。绝缘介质可以采用聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等。常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。同轴电缆的外导体有双重作用,它既作为传输回路的一根导线,又具有屏蔽作用。室外电缆宜用具有优良气候特点的黑色聚乙烯,室外用户电缆从美观考虑则宜采用浅色的聚乙烯。

同轴电缆主要是由内外导体构成的,对于导体中流动的电流存在着电阻与电感,对导体间的电压存在着电导与电容。这些特性是沿线路分布的,称为分布系数,若单位长度的电阻、电感、电导、电容分别以R、L、G、C表示,则其特性阻抗为:。

由于特性阻抗及阻抗匹配问题,为防止产生信号反射,达到最好的传输效果,本文使用的同轴电缆的特性阻抗为50Ω。

综上所述,本文选择铜芯内导体、铜包铝线、黑色聚乙烯护套的50Ω射频同轴电缆。

3.2.5 其他材料的选择

如图3.1所示,由于第1级高压臂电阻是两端带螺纹孔的非引线式电阻,因此电阻两端要连接导线,铜具有良好的导电性能,且铜质越纯,导电性越好;还具有良好的导热性;并具有一定的机械强度,良好的耐腐蚀性,无低温脆性,易于焊接等,所以广泛用于导电用铜。此电阻两端螺纹为M6,所以选择直径为6mm的铜棒。

电阻圈1 和电阻圈2均是辐射状的电阻焊接,因此要选用金属环,其上需均匀的打10个小孔。中间还需要一小金属片,中心打孔,用于焊接电阻引线。此金属环外径应介于壳体内外径之间,即Φ50mm ~Φ60mm。

由参考文献[28]可知:

L27型射频连接器选取L27型50Ω连接器。 N型射频同轴连接器选取N-50KF型号。 BNC型射频同轴连接器选取BNC-J4型号。

高压电缆接头处选用铝合金棒料,加工成如图3.1所示结构,要与铝合金管内螺纹连接,且中间填充绝缘材料。铝合金棒直径为Φ60mm。

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/mq8g.html

Top