Существует очень популярный прибор для проведения испытаний на мощность в горнодобывающей, металлургической, сталелитейной и энергетической отраслях. Его название — генератор постоянного тока высокого напряжения. Он обладает очень мощными функциями. С его помощью можно проводить испытания постоянным током высоковольтного электрооборудования, такого как оксидно-цинковые ограничители перенапряжения, силовые кабели, трансформаторы и генераторы, на высокое напряжение.
Преобразование полярности генератора постоянного тока высокого напряжения включает в себя серию процессов, таких как снижение напряжения генератора, заземление, переключение полярности кремниевого стека, заземление и повышение напряжения. Каждый этап процесса преобразования полярности требует значительного времени. Чтобы сократить время переключения полярности генератора постоянного тока высокого напряжения и обеспечить быстрое переключение полярности, необходимо сократить время каждого из этих процессов.
Несколько способов реализации быстрой смены полярности в генераторах постоянного тока высокого напряжения:
1. Ускорение скорости понижения напряжения на этапе понижения напряжения является одним из способов сокращения времени переключения полярности; в основном это достигается за счёт увеличения сопротивления разрядки для повышения скорости понижения напряжения. Увеличение сопротивления разрядки не приводит к росту общего значения сопротивления цепи разрядки, а лишь увеличивает и распределяет напряжение. Чем больше резисторов одинакового номинала соединено параллельно, тем меньше их суммарное сопротивление и тем быстрее происходит падение напряжения. В то же время следует учитывать нижний предел сопротивления разрядки, поскольку слишком малое значение сопротивления разрядки неизбежно приведёт к увеличению тока утечки в режиме нормальной работы устройства.
2. В процессе заземления разъединителя заземления требуется значительное время для снижения испытательного напряжения до нуля или почти до нуля. Когда выходное напряжение генератора постоянного высокого напряжения снижается с испытательного значения до определённого уровня, прямое заземление быстродействующего разъединителя заземления значительно сокращает продолжительность процесса заземления разъединителя заземления. Однако быстродействующий разъединитель заземления, соответствующий требованиям к высокому напряжению, должен выдерживать все высокие напряжения и большие токи, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к такому быстродействующему разъединителю заземления.
3. Проще говоря, кремниевый стек необходимо сделать способным к быстрому переключению полярности для реализации переключения полярности внутреннего одиночного транзистора. Чтобы достичь этой цели, прежде всего необходимо рассмотреть источник приведения в действие. В настоящее время существуют три простых типа приводов: электрический, пневматический и гидравлический. С учётом конструктивных особенностей генератора постоянного тока высокого напряжения подача питания при высоком давлении невозможна. Пневматическое устройство использует коэффициент сжатия воздуха в системе резонанса цилиндра.
Если все кремниевые реакторы соединены последовательно через газопровод, то при высокой влажности газа весь аппарат будет разряжаться через газопровод, что приведёт к повреждению оборудования и т. д. Гидравлический метод использует вакуум-обработанное изоляционное масло на основе алкилбензола, не вызывающее выбросов. Во-вторых, коэффициент сжатия масла значительно меньше, чем у газа, что позволяет обеспечить плавное переключение полярности кремниевого реактора и избежать проблем, характерных для двух других методов. Сравнивая эти способы, можно сделать вывод, что гидравлический метод выбора является обоснованным.