移动箱：在高电流实验室表征装置方面的制造及应用

　　与上述的采用两个安全开关的方案不同，图2（c）显示的是仅需一个安全开关的移动箱设计。但这个开关的作用是相同的，它带有正极侧双重连接；一端连接至电源，另一端连接至放电电阻。不仅实体方案得到了简化，去除一个开关还可从一定程度上降低项目成本。

　　图2（c）移动箱设计。

　　三、用于保护的元件

　　A.移动箱

　　移动箱是一个由树脂玻璃制成的8”x8”x8”立方体便携式箱盒。树脂玻璃由于抗拉伸强度高、机加工特性良好，适用于高频高压加速器等高电压应用，而且成本合理。图3为移动箱。

　　图3移动箱

　　B.安全开关

　　本箱盒中最好使用双向微动开关，因为它成本低且尺寸小。它包括2个接线端子和1个共用接线端子。被测设备的接地端子连接至开关的共用接线端子；而另外两个接线端子中，一个连接至负极电源，另一个连接至放电电阻。

　　如第二节所述，接线端子1仅在箱门正确关闭时才会导通。在此条件下，接线端子2将保持断开。当箱门打开时，接线端子2将导通，而接线端子1则处于断路状态。图4为安全开关配置示例。

　　图4开关配置　　C.放电电阻

　　（1）根据RC时间常数原理，放电电阻的阻值可根据所需的放电时间来确定。电阻和电容成正比关系，电阻值越大，则时间常数越大（放电时间越长）。

　　根据该原理，适合于150mF电容器的电阻值为9.9?，两者乘积所得的时间常数为1.485s。

　　t=RC （1）

　　同时也采用47μF电容器进行实验以研究电容器特性。如图5所示，该实验装置包括一个电阻、一个电容器和一个函数发生器。函数发生器触发5V的脉冲信号为电容器充电，经过一段时间后电容器放电。

　　图5 电容器放电电路图

　　注释：Function generator （5V）--函数发生器 （5V）

　　可观察到，采用10?电阻时，电容器放电耗时2.6ms；采用1k?电阻时，放电时间则延迟至39.2ms。表1汇总不同电阻值所对应的电容器放电时间。据观察，电容器放电时间的增加与电阻值的增加成正比关系。

　　表1 电容器放电时间

　　四、应用

　　图6（a）为用于高电流测量的实验室装置。所需的输出电流约为60A，且与常规装置相比，新的实验室装置不存在偏差。事实上，由于放电电阻效应，新装置的供电电压波纹较少。测量结果对比见图7。