GB T 6428-1995 氢闸流管测试方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准氢闸流管测试方法代替国家技术监督局 批准 实施主题内容与适用范围本标准规定了氢闸流管电性能的测试方法本标准适用于氢闸流管简称闸流管测试条件和测试总则测试设备测试设备除符合本标准的要求外还应符合有关电气设备的规定以及技术安全的要求测试设备应附有电路图操作规程仪器仪表及设备的校验合格证如果测试的精度受到电磁场影响应采取隔离或屏蔽措施测试设备必须装有过负荷保护装置门开关及高压泄放装置电压高于 的测试台应有防 射线措施测试设备的结构应便于操作和维修仪器仪表的安装要便于操作者正确读数和减少视觉误差测试设备一般由直流线型调制器组成电路图见图平均功率在 以上的闸流管允许采用线型调制器的

2、等效测试设备测试等效测试设备见附录补充件测试闸流管时应保证负载电阻阻值 与脉冲形成网络的特性阻抗 匹配或负失配 在负失配条件下测试时其失配不超过 即测试时 闸流管各电极上施加的电压和电流波形 量值以及栅极回路的参量应符合产品详细规范中的规定电气仪器仪表的误差和精度测量阴极和氢贮存器热丝电压的电压表精度不低于 级测量其他电参数的仪表精度不低于级一般测量仪器的测量误差不得超过 峰值电压表脉冲电流互感器及分压器的测量误差小于测试设备供电电源阴极和氢贮存器热丝以及触发器的电源电压波动范围不超过阳极直流电源的波纹系数不得超过测试总则测试时 闸流管的预热条件 试验条件试验顺序应按产品详细规范的规定进行除非

3、另有规定测试时各电极电压应按下列顺序加至规定值阴极和氢贮存器热丝电压栅极电压 对于有预点火极及栅极上加有负偏压的闸流管 该电压还包括预点火极上的直流或脉冲点火电压以及控制栅上的负偏压阳极电压对要求逐步加阳极电压的闸流管其升压速率由产品详细规范中规定测试完毕按上述相反顺序切断电极电压测试的标准大气条件除非另有规定 测试应在环境温度为 相对湿度为 和气压为的标准大气条件下进行补充规定附录 给出了测试设备脉冲重复频率的测量方法补充件附录 给出了测试设备脉冲重复谐振频率的测量方法补充件附录 给出了测试设备触发源阻抗的测量方法 补充件附录 给出了同属氢闸流管系统的氢二极管几种工作试验方法补充件电参数测试

4、阴极预热时间定义在其他电极电压加上之前应将阴极和氢贮存器热丝电压加上的最短时间电路图电路图如图 所示图 直流线型调制器电路图栅极滤波器电容 高压直流电源 触发器 充电电感 栅极滤波器电感平均电流表 负载电阻 栅极分压器电阻 取样电阻 脉冲电流互感器被测管 充电管 以充气管为例 取样插座 脉冲形成网络测试程序在规定时间内加上被测管阴极和氢贮存器热丝电压至标称值并计时 加上栅极电压经过规定的预热时间后在规定时间内加上标称的阳极电压阳极电流 同时用示波器观察插座或 上的阳极脉冲电流波形在波形的后沿或顶部不应出现抖动以及被测管灭弧等现象闸流管加热时间定义闸流管所有重要零件的温度加热到能满足该管正常工作

5、所需要的时间电路图电路图如图 所示测试程序经过规定的阴极预热时间后加上标称的栅极电压阳极电压阳极电流并计时在规定的闸流管加热时间内允许被测管出现打火 设备跳闸等不正常现象跳闸后可以重加高压经过规定的闸流管加热时间后被测管应正常工作工作稳定性定义在规定的条件下闸流管正常工作的能力电路图电路图如图 所示测试程序经过规定的闸流管加热时间后 对于没有规定闸流管加热时间的闸流管则该时间为阴极预热时间 在规定的时间内被测管应能正常工作降低阴极和氢贮存器热丝电压至规定波动的下限值在规定时间内被测管应能正常工作升高阴极和氢贮存器热丝电压至规定波动的上限值在规定时间内被测管应能正常工作阳极脉冲电流特性定义峰值阳

6、极电流阳极电流脉冲在 的点上的幅度 见图图 阳极电流脉冲波形脉冲上升时间 峰值阳极电流 脉冲宽度阳极脉冲电流上升时间阳极电流脉冲从脉冲幅度的 上升到 的时间间隔 见图阳极电流平均上升速率在脉冲上升时间内阳极电流的变化量除以脉冲上升时间所得的商 见图阳极脉冲电流宽度阳极脉冲电流上升和下降的瞬时值等于脉冲幅度的 时所对应的两瞬间之间的时间间隔见图电路图电路图如图 所示测试程序被测管在规定的条件下工作用示波器观察被测管阴极和地之间或负载电阻和地之间的低值无感电阻上出现的电压波形并测出上述参数 另外可以采用脉冲电流互感器来测试平均阳极电流定义阳极脉冲电流的平均值电路图电路图如图 所示测试程序方法被测管

7、在规定的条件下工作 平均阳极电流可以用动圈式电流表串联在被测管阴极引线和地之间测量 用一只适当大的非电解电容器将仪表分路 再用一只小值无感电容器并联以避免过压 仪表不应有电导分路因为被分路仪表在通过随时间变化的电流时的性能与它通过直流时是不同的方法被测管在规定的条件下工作 平均阳极电流可以在阳极直流电源负端与地之间串入的电流表上读出 削波电路不加峰值正向阳极电压定义阳极对阴极的最大瞬时正电压电路图电路图如图 所示测试程序方法被测管在规定的条件下工作根据被测量电压脉冲幅度的大小 或直接与示波器的偏转板连接来观测 或通过分压器接到示波器来观测方法被测管在规定的条件下工作 电压脉冲可以采用图 的电路

8、来测量用电子管 用半导体二极管图 峰值电压表对正电压高压电容器 直流微安表 静电伏特计 电阻串 电子管 硅堆峰值反向阳极电压定义阳极对阴极的最大瞬时负电压电路图电路图如图 所示图 阳极反向电压测试电路图旁路电容器 削波回路电流表 反向电流表 限流电阻 被测管辅助管 硅二极管 脉冲形成网络测试程序方法将被测管 作为削波管使用接入图 电路内加被测管 辅助管 的阴极和氢贮存器热丝电压至标称值分别加上 管的栅极电压加辅助管 的峰值阳极电压 即被测管 的峰值反向阳极电压至规定值使其工作可以从与被测管 串联的电流表上读出削波电流 从反向电流表上观察被测管的反向耐压能力可以用 条测试方法之一测量辅助管 的峰

9、值阳极电压 即被测管阳极对阴极的峰值反向阳极电压方法利用附录 之等效测试设备中的辅助管位置测试被测管置于附录 图中的 位置加被测管 辅助管 的阴极和氢贮存器热丝电压至标称值加辅助管 栅极电压使 管在规定条件下工作用 条测试方法之一测量被测管阳极和阴极端的电压 这两个电压的差值即是被测管的峰值反向阳极电压无载栅极脉冲特性定义无载激励脉冲电压被测管从管座上拔下后 在管座的栅极端头上测得的脉冲电压 如有负偏压则该幅度为无载栅压与负偏压的代数和见图激励脉冲电压宽度电压脉冲上升和下降的瞬时值等于脉冲幅度的 时所对应的两瞬时之间的时间间隔 见图脉冲上升时间脉冲量值从脉冲幅度的 上升到 的时间间隔 见图电路

10、图电路图如图 所示测试程序被测管从管座中取出后用 条的方法 在管座的栅极端头测出上述各参数图 无载栅极脉冲特性脉冲上升时间 激励脉冲电压宽度 无载激励脉冲电压峰值反向栅压定义栅极相对于阴极的最大瞬时负电压电路图电路图如图 所示测试程序被测管阴极和氢贮存器热丝加标称电压栅极加规定的电压用 条的方法 或图 中的电路在栅极端头上测试用电子管 用半导体二极管图 峰值电压表对负电压高压电容器 直流微安表 静电伏特计 电阻串 电子管 硅堆有载栅偏压定义当闸流管工作时 栅极相对于阴极的平均直流电压电路图电路图如图 所示测试程序被测管在规定的条件下工作用动圈式电流表与无感电阻串联 再并联在栅阴端头测试 无感电

11、阻的值比栅阴之间的直流电阻要高仪表用电容器分路但必须没有电导分路无载栅偏压定义闸流管从管座上拔下后 在管座的栅极插孔上测得的相对于阴极的直流电压电路图电路图如图 所示测试程序可用高阻伏特表或者用 条测试程序中所述的方法在管座上的栅极端头测出临界通导栅压定义在规定的条件下 闸流管维持通导的控制栅极电压最小值电路图电路图如图 所示测试程序被测管在规定的条件下工作至规定时间后将栅压降到零 再由零逐渐增加直到被测管开始维持通导 这时的栅压即为临界通导栅压 电压脉冲幅度可用 条测试程序中方法之一在触发器上测出栅极起动时间定义在规定的阴极和氢贮存器热丝电压栅压同时加上的瞬间至栅阴之间引燃的瞬间之间的时间间

12、隔电路图电路图如图 所示测试程序在规定时间内同时加上被测管阴极和氢贮存器热丝电压及栅极电压至标称值并计时用示波器观察插座 上的栅极电压脉冲 当栅阴之间开始引燃时栅极电压会由后沿向前沿逐渐降低 直至达到图 中绘出的稳定状态为止 如果这一过程时间很短 那么时间的计量是计量到栅极电压开始出现降低的时间栅极起动电流定义开始点燃阳极和阴极之间电弧时的栅极触发脉冲电流的瞬时值电路图电路图如图 所示测试程序被测管在规定的条件下工作 用示波器观察插座 上的栅极脉冲电流波形测量波形的起始点到振荡开始点的电压值 再换算出栅极起动电流值 见图图 栅极脉冲 栅阴间隙通导波形 图 栅极起动电流波形栅极起动电流临界阳极电

13、压定义在某一规定的栅压下 使阳极引燃的阳极电压最小值电路图电路图如图 所示测试程序被测管在规定的条件下工作至规定时间后 切断阳极电源然后在 内将电源电压由零逐渐增加到被测管开始维持通导为止这时的直流阳极电压值即为临界阳极电压 可用直流电压表测出脉冲管压降定义在规定的阳极脉冲电流条件下 闸流管通导期间阳极对阴极的电压电路图电路图如图 所示图 脉冲管压降测试电路图被测管 辅助管 阳栅并联电阻 开关 分压电阻 取样电阻示波器 脉冲形成网络测试程序闸流管 加标称的阴极和氢贮存器热丝电压辅助管 加栅极电压 被测管 栅极接 或另加栅极电压经过规定的预热时间后逐步加阳极电压使流过被测管 的脉冲电流至规定值并

14、工作一规定时间用示波器观察取样电阻 上的电压波形在电流脉冲开始后的某一规定点上测出脉冲管压降见图 分压电阻 的阻值应远大于被测管内阻图 脉冲管压降波形栅阴脉冲电压降定义栅极和阴极间通导规定脉冲电流期间 栅极对阴极的电压电路图电路图如图 所示图 栅阴脉冲电压降测试电路图取样电阻 分压电阻 示波管 被测管 辅助管 脉冲形成网络测试程序被测管 加标称的阴极和氢贮存器热丝电压辅助管 加栅极电压经过规定的预热时间后 逐步加阳极电压使流过被测管 的脉冲电流至规定值并工作规定时间用示波器观察取样电阻 上的脉冲电压波形在电流脉冲开始后的某一规定点上测量栅阴脉冲电压降 参看图 分压电阻 的阻值应远大于被测管内阻

15、图 栅阴脉冲电压降波形阳极负电压定义由于负载电阻阻值小于脉冲形成网络特性阻抗 在阳极电流脉冲通导之后产生的阳极对阴极的最大瞬时负电压电路图电路图如图 所示测试程序事先调节失配使设备的阳极负电压达到规定值换上被测管加标称的阳极和氢贮存器热丝电压栅极电压预热结束后逐步加上标称的阳极电压及电流 此时阳极负电压也在规定值 在规定时间内被测管应能正常工作阳极负电压可以用 条中方法 或用 条中图 的峰值电压表测量阳极着火延迟时间定义从无载栅极脉冲前沿上升到 幅值时起到阳极通导发生的瞬间止的时间间隔 在多栅管中应该规定基准栅极脉冲电路图电路图如图 所示测试程序用示波器观察插座 上的无载栅极脉冲电压波形 并记

16、下原点与前沿上 幅值的点加各电极电压使被测管在规定条件下工作至规定时间用示波器观察插座 上的栅极脉冲电压波形 在阳极通导的瞬间栅极波形上出现明显的干扰见图 测量这个波形的振荡开始点与无载栅极脉冲电压波形前沿上 幅值的点之间的时间间隔即为阳极着火延迟时间图 栅极脉冲 阳极通导波形对于多栅管其参考脉冲是最终触发闸流管的栅极脉冲阳极着火延迟时间漂移定义在一个规定的时间间隔内 闸流管在规定的条件下连续工作时 其阳极着火延迟时间的变化电路图电路图如图 所示测试程序被测管在规定的条件下工作按照 条的程序在规定时间间隔中测试阳极着火延迟时间两次测试之间的差值就是阳极着火延迟时间的漂移时间跳动定义脉冲与脉冲之

17、间阳极着火延迟时间的变量电路图电路图如图 所示测试程序被测管在规定的条件下工作用示波器观察阳极脉冲电流波形的前沿部分 测量阳极着火时扫描线在时间上跳动的最大值 即阳极着火延迟时间最大值与最小值的数学差 它是在脉冲幅度的 处测量见图图 时间跳动测试电路图分压电阻 取样电阻 示波器 被测管 脉冲形成网络图 阳极脉冲电流的时间跳动波形示波器要能够分辨规定最大时间跳动的对于多栅管其参考脉冲是最终触发被测管的栅极脉冲恢复时间定义在规定条件下多极管的控制电极在阳极电流中断后恢复控制所需要的时间电路图电路图如图 所示图 恢复时间测试电路电容分压器 第一栅栅漏电阻 第二栅栅漏电阻 取样电阻 栅路电阻 削波电路

18、电阻脉冲电流互感器 被测管 探测脉冲隔离二极管 隔离二极管 削波二极管取样插座 脉冲形成网络测试程序被测管在规定的峰值阳极电流下降率宽度 栅偏压和恢复阻抗下工作 在被测管峰值阳极电流脉冲之后 将一个规定的探测脉冲加到阳极上该脉冲与栅极脉冲的重复频率相同并可改变相对延迟 同时用一台二踪示波器观察电容分压器上的阳极电压波形与电流互感器上的阳极电流波形 见图 从零开始逐渐增加探测脉冲的延迟时间到脉冲波形 在示波器上出现 继续增加延迟时间直到探测脉冲第一次达到并能保持它的最大幅值 恢复时间 是当电流脉冲终止的瞬间 图 中 点 与探测脉冲刚开始达到并保持它的最大幅值的瞬间图 中 点之间的时间间隔图 恢复

19、时间测量波形阳极脉冲电流 恢复时间 探测脉冲瞬时起动定义闸流管预热刚结束 立即承受突加阳极电压时的工作能力电路图电路图见图 所示测试程序被测管加标称的阴极和氢贮存器热丝电压及栅极电压并预热规定的时间将阳极电压突加到规定值同时用示波器观察阳极脉冲电流波形被测管应满意地工作 在规定试验次数内被测管不能起动或连续工作小于 即应认为该次起动失败起动失败后切断阳极电源 重新突加高压相继试验的时间间隔不应小于 也不应大于阳极直流电源中的滤波器应使阳极电压在 内从零上升到规定值 而且没有瞬时高压的过冲本试验将被作为非工作的存放 振动和任何其他规定的适应性试验之后的首次高压试验附录等效测试设备补充件氢闸流管等

20、效测试电路氢闸流管等效测试电路图见图图 氢闸流管等效测试电路图栅极滤波器电容 辅助管栅极触发电容 辅助管栅阴并联电容 高压储能电容低压大电流电源 触发器 高压小电流电源 充电电感 栅极滤波器电感 高压充电电感 平均电流表 高压源电流表 负载 栅极分压器电阻 取样电阻 充电电阻 栅阴并联电阻 高压源负载 脉冲电流互感器 被测管 充电管 辅助管 充电硅堆 充电硅堆 取样插座 脉冲形成网络工作原理当脉冲形成网络 完成充电后 被测管 被触发而导通 立即使辅助管 触发 便通过管对负载 放电 规定的脉冲电流峰值 脉宽等流过被测管在脉冲间隔期间通过 被充上规定的正向峰值阳极电压以考核 管的耐压能力 管被触发

21、后 立即通过 管放电辅助管 既隔离 的高压进入低压大电流部分又传导正向脉冲电流给 管 单独使用 电源可先老炼 管的脉冲发射能力 单独使用 电源可进一步老炼 管的耐压能力其他由于采用了高压小电流电源和低压大电流电源分别供电的方法低压充电电感 脉冲形成网络和负载电阻上不承受高的电压 因此对它们的绝缘要求不高设备造价降低 同时节省耗电量实践证明等效测试设备和一般调制器线路在同样的参数要求下对同一个闸流管而言所测得的氢贮存器电压上 下限值 工作稳定性等参数是基本相同的 因此用等效测试设备测试闸流管是准确的 符合实际情况的附录脉冲重复频率的测量方法补充件本附录适用于氢闸流管测试设备的脉冲重复频率的测量定

22、义在规定的单位时间内 通常为 脉冲波形的重复次数测试程序最好利用从阳极电流脉冲得到的电压来测试重复频率或者可以采用从调制器前级取的信号 但这个信号必须与阳极电流脉冲同步方法用计数器或数字频率计测量 脉冲的幅度和持续时间应使计数器或数字频率计满意地工作方法用一校准的振荡器来激励触发电路方法利用示波器来测量连续脉冲之间的间隔附录脉冲重复谐振频率的测量方法补充件本附录适用于氢闸流管测试设备的脉冲重复谐振频率的测量定义该频率等于充电电感和脉冲形成网络的自然谐振频率的两倍测试程序用下面任何方法调节调制器达到脉冲谐振频率然后按照附录 来测试这个频率方法这个方法适用于有充电二极管的直流充电电路用示波器观察充

23、电电流波形 最好是从阳极直流电源的负端和地之间串联的无感电阻上取得信号在脉冲重复频率 低于谐振频率 时充电电流波形作为一串等间隔的波瓣出现 而在重复频率等于或高于谐振频率时作为一串有相交点的波瓣出现 谐振频率就是各个波瓣恰好相连且有尖锐交点时的频率见图图 用充电二极管的充电电流波形方法这个方法适用没有充电二极管的直流充电电路充电电流波形是从阳极直流电源 负端和地之间串联的无感电阻上取得信号来观察可直接连到适于观察直流电压的示波器上 当脉冲重复频率高于谐振频率的一半时充电波形即显出一串交点相连的波瓣 当脉冲重复频率等于谐振频率时各交点尖头上电流的瞬时值为零 见图 因此在谐振频率下 交点的尖头在直

24、流连接的示波器上观察必须是对地电压为零电平 谐振频率的近似值可以通过计算求得或者在较低电压下工作时测得图 不用充电二极管的充电电流波形方法利用一个适当比值的电容补偿的电阻分压器在示波器上显示充电电压波形 应该改变重复频率直到闸流管正好在这个波形的最大值通导见图 谐振频率的近似值可以由计算求得或者在较低电压下工作时测得图 有充电二极管时充电电压波形图 无充电二极管时充电电压波形附录触发源阻抗的测量方法补充件本附录适用于氢闸流管测试设备的触发源阻抗测量定义栅极触发电路与偏压电路的输出阻抗测试程序使用有充气管或半导体开关的线型调制器的栅极触发源的阻抗 可以用短路法或匹配电阻法来测量 使用真空管阴极输

25、出器或类似电路的栅极触发源的阻抗只能用短路法来测量方法 短路法在这个方法中触发源阻抗是测得的无载栅极脉冲电压和栅极与阴极的短路电流的商如果不用偏压 将栅极与阴极短路观察与栅极电路串联的无感电阻两端出现的电压来确定短路电流 无感电阻可以是正常电路的一部分 或者其阻值引起工作条件的变化可以不计 如果使用负偏压在栅极和阴极之间用一个半导体地极管连上 只有当栅极端的电压对闸流管阴极端为正时二极管才会通导 而在这种状态下它的阻抗引起工作条件的变化可以忽略不计方法 匹配电阻法按照峰值正向阳极电压测试方法 条测量无载栅极脉冲如果不用栅极偏压 在栅极和阴极端头之间连接一个无感电阻如果采用负的栅偏用一个无感电阻

26、与半导体二极管串联后再连接在栅极和阴极端头之间 只有当栅极端头的电压对于阴极端头为正时二极管才会导通 而且在这种状态下它的阻抗应是触发源阻抗可忽略的一部分然后对无载栅极脉冲电压重复测试并改变电阻的数值直到这个电压等于无载栅极脉冲电压的一半为止 这时电阻的数值就等于触发源阻抗使用方法 或 测量触发源阻抗均不接闸流管附录氢二极管工作试验方法补充件本附录适用于氢二极管工作试验方法定义充电二极管为防止脉冲形成网络的贮能反流到直流电源中而插在它们之间的二极管削波二极管为削去脉冲形成网络通过闸流管放电后产生的负电压 与限流电阻串接后反向和闸流管并联的二极管阻尼二极管为消耗脉冲变压器的回摆能量 与限流电阻串

27、接后反向和脉冲变压器初级绕组并联的二极管电路图电路图见图图 充电二极管 削波管二极管和阻尼二极管试验电路图充电电感 阻尼管负载 削波管负载 脉冲变压器 主开关管充电二极管 削波二极管 阻尼二极管 脉冲形成网络测试程序加阴极氢贮存器热丝电压至标称值 二极管应在规定的电压下工作 工作时不应超过规定的因耐压不够引起的逆弧数 且无不利的阳极过热现象充电二极管工作 充电二极管应在规定的峰值正向阳极电压峰正向阳极电流平均阳极电流重复频率及谐振频率等条件下按图 所示闸流管调制器电路试验削波二极管工作 削波二极管应在规定的峰值正向阳极电压 正向阳极电流 脉冲宽度 重复频率及谐振充电频率等条件下按图 所示闸流管调制器电路来试验阻尼二极管工作 脉冲变压器阻尼二极管应在规定的峰值反向电压 脉冲电流脉冲前沿及重复频率等条件下按图 所示闸流管调制器电路来试验如果全部电的条件皆符合有关的工作要求和寿命试验要求的规定氢二极管可同时工作 例如二极管可在同一脉冲电路中工作 一只作充电管 一只作削波管 一只作阻尼管 或作其它组合见图附加说明本标准由中华人民共和国电子工业部提出本标准由电子工业部标准化研究所归口本标准由电子工业部第十二研究所负责起草本标准主要起草人杨光培李宗超 李淑贞 李泽普本标准于 年 月首次发布