1 università degli studi di padova dipartimento di ingegneria elettrica g.pesavento circuito per la...

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Università degli studi di PadovaDipartimento di ingegneria elettrica

G.Pesavento

g

S M L M Rs2 S r Lr R sr

R p Cc u cC rR urC

Circuito di Marx Circuito formatore dell'impulso veloce

Circuito per la generazione di impulsi veloci di breve durata

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uur

uc

t

30

50

90 100

50 100 150 200 250 t(ns) T2 = 66 ns

u(%)

=20 ns T1

Cc = 1 nF

Cr = 100 pF

Rsr = 50

R = 100

Lr = 3

ur

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(EX) IMPIANTO DI SUVERETO

Tensione nominale di carica : 6 MVEnergia nominale : 500 kJMassima tensione di uscitaa secco : 5 MVsotto pioggia : 3,5 MVCapacità equivalente serie : 27,8 nFNumero di stadi : 30Condensatori di stadio : 360- tensione nominale : 100 kV- capacità nominale : 0,27 μF- induttanza : 1 μHTensione di carica : 200 kVCapacità di stadio : 0,833 μFInduttanza totale del generatore : 250 μH

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Condensatori interstadio : 29Capacità : 200 pFTensione : 200 kVAltezza generatore : 23 mDiametro stadi : 4,5 mDiametro elettrodo di testa : 10 mSpinterometri in gas compresso : 30Pressione : 6 bar

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CONDENSATORE DI FRONTETensione nominale LI : 5 MVTensione nominale SI : 3 MVCapacità nominale : 2000 pFAltezza massima : 18,5 mDiametro elettrodo : 6,2 m

DIVISORE DI TENSIONE CAPACITIVO SMORZATOTensione nominale LI : 5 MVTensione nominale SI+ : 3 MVTensione nominale SI- : 5 MVRapporti : 6000-4000-2000/0,5 kVCapacità nominale : 400 pFResistenza di smorzamento : 400 OhmTempo di risposta : 70 nsAltezza massima : 19,4 mDiametro elettrodo : 6,2 m

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ALTE TENSIONI CONTINUE

I parametri che caratterizzano un generatore sono principalmente la sua tensione a vuoto V0 e la caduta V da vuoto a carico con l’erogazione di una corrente continua I.

La tensione prodotta dal raddrizzamento di tensioni alternate presenta generalmente delle oscillazioni periodiche - (ondulazione) - attorno ad un valore medio V, che é quello che caratterizza la tensione continua. Si definisce ampiezza dell’ondulazione V la metà della differenza tra valore massimo VM e il valore minimo Vm assunti dalla tensione in un periodo :

V = 0,5 (VM - Vm)

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Raddrizzamento tensione alternata

Circuito a semionda

ReCRi

e V

I

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e

tc

i EM

T

V

tc

Tensione trasformatore

Tensione sul condensatore

Valore tensione continua

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T

ITi(t)dtQ

Nel funzionamento a vuoto (Re = ), la tensione sul condensatore si porta al valore V0= EM e a questo permane.

Il raddrizzatore è sottoposto ad una tensione inversa pari a 2V0.

In presenza di un carico esterno, il condensatore C eroga sul carico la corrente i fornendo in un periodo T la carica

dove I = V/Re è la corrente media erogata sul carico.

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Se la costante di tempo ReC, che governa la scarica del condensatore è sufficientemente grande rispetto al periodo T, condizione che è generalmente soddisfatta, il condensatore si scarica con legge praticamente lineare per poi venire ricaricato in prossimità del massimo della tensione fornita dal trasformatore; la ricarica avviene nel tempo tc durante il quale è v e.

Essa varia dal valore EM al valore (EM - 2V). Se il tempo di conduzione del diodo tc= T è piccolo rispetto al periodo, con buona approssimazione si ha

e

Q IT V = =

C C f CR

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V = EM - V = V =

CR2f

V

e

CR2f

V

e• Caduta di tensione e ondulazione sono uguali

• Ondulazione a frequenza di rete

• Corrente nel raddrizzatore costituita da picchi di breve durata

• Secondario trasformatore attraversato da corrente unidirezionale

• Problematico ottenere valori di corrente elevati.

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Generatore di tensione continua - 2000 kV – con possibilità di inversione rapida della polarità

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R R R

Selenio Germanio Silicio

Tensione inversa (V) 30 -50 150 - 300 1000 - 2000

Corrente diretta (A/cm2) 0,1 – 0,5 50 - 150 50 -150

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Sono utilizzati spesso anche diodi a valanga controllata, per i quali il superamento della tensione inversa provoca un funzionamento in modalità zener, con tensione abbastanza alta per la singola giunzione (tra 1000 e 2000 V).

La caratteristica della giunzione è tale che può dissipare potenze elevate (qualche kW per 100 s); con questi diodi è possibile realizzare tensioni inverse di diverse decine di kV senza alcuna rete di controllo.

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Circuiti moltiplicatori

Per aumentare la tensione continua di uscita senza aumentare la tensione alternata di alimentazione, si ricorre ai circuiti moltiplicatori di tensione. Il più classico di questi circuiti è quello proposto da Greinacher e perfezionato da Cockroft e Walton.

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A B D

C V

C'

e

I

Re

EM

V

t2

VD

VAB

B

VA

VB

t1

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La tensione continua a vuoto risulta V0 = 2 EM

Il condensatore C' risulta carico ad una tensione pari a V0/2

Il condensatore C risulta carico ad una tensione pari a V0, i due diodi sono sollecitati alla tensione inversa massima pari a V0 e il trasformatore è dimensionato per una tensione massima pari a V0/2.