Flash在串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程講解中的應(yīng)用

【摘 要】為了提高串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程的授課效果，使用Flash實現(xiàn)了一個串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程的動態(tài)演示動畫。動畫的演示結(jié)果表明：本演示動畫將串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程形象化和具體化，大大方便和加深了初學者對串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程的理解，有利于提高教學質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高電壓試驗技術(shù) 串級沖擊電壓發(fā)生器 放電過程 Flash 演示動畫

【中圖分類號】TM832 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）09-0059-02

高電壓與絕緣技術(shù)專業(yè)的主干專業(yè)課程包括高電壓絕緣、電力系統(tǒng)過電壓和高電壓試驗技術(shù)等。其中高壓與絕緣是對矛盾，高電壓與絕緣技術(shù)學科伴隨這對矛盾發(fā)展而發(fā)展。高電壓絕緣主要研究電介質(zhì)或電氣設(shè)備絕緣的介電、導(dǎo)電和電氣強度性能，它們是電氣設(shè)備絕緣的關(guān)鍵性能。由于目前高電壓與絕緣技術(shù)學科發(fā)展還不能通過計算方式獲得電介質(zhì)的介電、導(dǎo)電和電氣強度性能，因此這些性能主要通過實驗的方式獲得。高電壓與絕緣技術(shù)學科又被稱為實驗性學科。高電壓試驗技術(shù)主要研究高電壓、大電流的產(chǎn)生及測量方法，該課程內(nèi)容主要針對電介質(zhì)相關(guān)參數(shù)的測量，在學科中的地位比較重要。串級沖擊電壓發(fā)生器是沖擊高壓的產(chǎn)生設(shè)備，它的放電過程涉及各點電位的變化及球隙同步的概念，原理比較復(fù)雜，是該課程講解過程中的難點之一。

為了更好地講解串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程，本文基于Flash實現(xiàn)了一個串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程的動態(tài)演

示動畫。該動畫形象生動地顯示了放電過程中各點電位變化及球隙同步過程，大大方便和加深了初學者對串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程的理解，有利于提高教學質(zhì)量。

一 串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程原理

串級沖擊電壓發(fā)生器有多種，總體來說放電原理和過程大同小異，本文以基本回路即Marx回路為例進行分析，演示動畫也基于該類型的放電回路。沖擊電壓發(fā)生器基本回路如圖1所示。

其放電基本原理為：充電完成后各主電容器C1-C4及各球隙g1～g4上承受電壓均為U。當需要使球隙動作時，可向點火球隙的針極送去一脈沖電壓，針極和銅球之間產(chǎn)生一小火花，引起點火球隙放電，于是電容器C1的上極板經(jīng)g1接地，點3電位由地電位變?yōu)?U。電容器C1與C2間有充電電阻R隔開，R比較大，在g1放電瞬間，同時由于C'以及R的存在，點3和點4電位不可能突然改變，點4電位仍為-U，故中間球隙g2上的電位差突然上升到2U，g2馬上放電，于是點5電位變?yōu)?2U。同理，隨著球隙擊穿的進行g(shù)3、g4和g0上也分別承受+3U、+4U和+4U的電壓，也快速跟著放電。球隙g1～g4上承受的過電壓倍數(shù)分別為1、2、3和4。因此，從g1開始隨后各個球隙的放電時間間隔逐步變短，各個球隙近似在同一時刻放電，這稱為同步性能好。

從以上過程可知，串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程涉及內(nèi)容較多，原理較復(fù)雜，不便初學者理解。

二 演示動畫的實現(xiàn)

為了更好地使初學者能理解放電過程，欲通過動畫形式形象生動地展示放電過程。Flash是一款集動畫創(chuàng)作與應(yīng)用程序開發(fā)于一身的創(chuàng)作軟件。它廣泛應(yīng)用于創(chuàng)建吸引人的應(yīng)用程序，包含豐富的視頻、聲音、圖形和動畫的編輯和處理技術(shù)，它是目前動畫設(shè)計方面的主流軟件。Flash完全能滿足本文制作串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程動畫的要求，因此我們選擇它制作原理演示動畫。

為了更好地實現(xiàn)演示效果，我們對演示動畫有如下要求：（1）能以不同顏色區(qū)分各點電位并且實時顯示，同時要求不同電位的顏色區(qū)分度盡量明顯，這樣能有效提高演示效果；（2）各點電位數(shù)值能動態(tài)實時顯示；（3）能體現(xiàn)同步性能，也就是說從球隙g1到g4（g0）的擊穿時間間隔逐漸減少，放電劇烈程度逐漸增加；（4）放電回路加粗并以其他顏色顯示以區(qū)別充電回路、充電電阻等與放電回路無關(guān)的組件；（5）除了視覺上的沖擊力，還需要通過添加放電聲音的音頻增加聽覺上的沖擊力，以提高初學者的理解力。

按照以上要求我們選擇了不同電位對應(yīng)的顏色以及電弧的表示方式，按照4級沖擊電壓發(fā)生器放電過程設(shè)計了一系列圖像，在Macromedia Flash 8.0中將這些圖片生成了swf和fla文件的動畫，采用Flash Player_15_sa_debug.exe顯示結(jié)果如下：

由圖2可知，本文實現(xiàn)的串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程演示動畫可以在放電全過程形象顯示各點電位的變化過程，同時也能清晰觀察到待擊穿球隙承受的電壓，比如圖2（a）中g(shù)0承受4U。從各個球隙逐漸擊穿的過程中根據(jù)球隙兩端擊穿時間間隔的差距也可以清晰發(fā)現(xiàn)球隙從g1到g4承受的電壓存在逐漸增大的情況。而且從球隙間電弧的粗細可以直接感覺到擊穿的強烈程度和速度，加上設(shè)計好的各球隙擊穿時間間隔可以使初值者能比較方便理解同步的概念。圖2（c）為演示完成后的效果，用于展示放電過程剛結(jié)束的情況，該圖中將放電回路中各元器件及其名稱都用一種鮮亮的顏色（紫色）突出顯示，而且隱去非放電回路的各元器件，這樣也有利于初學者深刻記憶放電回路的組成。綜上所述，本演示動畫將串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程形象化和具體化，大大方便和加深了初學者對串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程的理解，有利于提高教學質(zhì)量。

三 結(jié)論

基于Flash實現(xiàn)了一個4級沖擊電壓發(fā)生器放電過程動態(tài)演示動畫。通過實時顯示各點電位數(shù)值，以不同顏色清晰地區(qū)分各點電位，各球隙擊穿時間間隔和電弧粗細的不同，生動地顯示了放電過程和同步概念。本演示動畫將串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程形象化和具體化，有利于方便和加深初學者對串級沖擊電壓發(fā)生器放電過程的理解，有望提高教學質(zhì)量。

參考文獻

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[2]張仁豫、陳昌漁、王昌長編著.高電壓試驗技術(shù)（第3版）[M].北京：清華大學出版社，2009

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〔責任編輯：林勁〕