Diseño y construcción de un generador de impulsos de alta tensión, portátil y didáctico

Abstract

Se implementó un simulador de impulsos de tensión basado en Matlab para diferentes circuitos del generador tipo Marx, el cual permite analizar cinco configuraciones de circuitos bien sea determinando: los parámetros resistivos para unos parámetros capacitivos y una onda dados, o la onda resultante para un circuito elegido. Se diseñó y construyó un generador de impulsos de alta tensión de una etapa reconfigurable y portátil, para obtener ondas tipo rayo y tipo maniobra de baja energía (1,8 Julios) hasta 12 kV (20kVmax). Se realizó un análisis de los componentes del generador considerando tanto los materiales de construcción como la disposición espacial de sus elementos. Cada componente fue ensamblado con materiales y elementos comerciales de bajo costo. El generador se concibió tanto para efectuar ensayos de dispositivos o de materiales aislantes que se encuentren en el nivel de tensión indicado, como para fines académicos e investigativos. Así mismo, fue concebido para ser transportado y empleado en sitios diferentes a instalaciones de laboratorio. El desempeño del simulador y del generador se comparó tanto con circuitos de generadores de impulso comerciales como con algunas herramientas de simulación, arrojando resultandos satisfactorios tanto para los tiempos y las formas de onda como para los parámetros de circuito. Los resultados mostraron una amplia flexibilidad en la implementación de las configuraciones de los circuitos considerados, mientras que el uso del simulador se convirtió en un complemento muy útil para la estimación del funcionamiento de estos circuitos generadores, ofreciendo al usuario mayor información tanto sobre el desempeño de los circuitos como de las características de sus ondas generadas

Abstract : A Matlab based impulse voltage simulator was implemented for different circuits of Marx generator allowing the analysis of five circuit configurations by determining resistances for both capacitors and a given wave, or the resulting wave for a chosen circuit. A single-stage portable and reconfigurable high voltage-low energy impulse generator was designed and built. It delivers up to 12 kV (20kVmax) 1.8 Joules of lightning and switching voltages. An analysis of generator components was done, considering both building materials and the spatial arrangement of the elements. Each component was assembled with low cost commercial elements and material. The generator was designed both for testing of material or insulating devices that are in the indicated voltage level, or academic and research purposes. It also was designed to be transported and used in places other than laboratory facilities. Both the performance of generator and the simulator were compared with commercial impulse generator circuits and some simulation tools, exhibiting satisfactory results for times, the wave shapes and circuit parameters. The results showed a wide flexibility in implementing the considered circuit configurations while the use of the simulator became a very useful complement for estimating the performance of these generator circuits, giving to the user more information both the generators circuit performance and the characteristics of their generated waves