1、空气主要由氮和氧组成，其中氧分子的电离电位较低，为12.5V。

（1）若由电子碰撞使其电离，求电子的最小速度；

（2）若由光子碰撞使其电离，求光子的最大波长，它属于那种性质的射线？（3）若由气体分子自身的平均动能产生热电离，求气体的最低温度。

2、试论述气体放电过程的、系数。

3、什么叫帕邢（巴申）定律？在何种情况下气体放电不遵循巴申定律？

4、均匀电场和极不均匀电场气隙放电机理、放电过程和放电现象有何不同？

5、长间隙放电与短间隙放电的本质区别在哪里？试解释长空气间隙的平均击

穿场强远低于短间隙的原由，形成先导过程的条件是什么？

1、气隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究气隙的伏秒特性有何实用意义？

2、试说明在雷电冲击电压作用下，导线对平行平板气隙（S/D>10）和球－球气

3、试解释50％击穿电压。

4、标准大气条件下，下列气隙的击穿场强约为多少（气隙距离不超过２m，电

5、为什么压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高？又为什么当大气的湿

度增大时，空气间隙的击穿电压增高。

6、某110kv电气设备如用于平原地区，其外绝缘应通过的工频试验电压有效值

为240kv，如用于海拔4000m地区，而试验单位位于平原地带，问该电气设备的外绝缘应通过多大的工频试验电压值？

7、为提高棒－板间隙的击穿电压，分别采取了以下五种措施，试讨论这些措施

的有效性？为什么？（1）增大气压；（2）在适当位置设置极间障；（3）抽真空；（4）充4.5大气压的SF6气体；（5）将板极的尺寸增大。

8、一般在封闭组合电器中充SF6气体的原因是什么？与空气比较，SF6的绝缘

9、为什么SF6气体绝缘大多数只在均匀电场和稍不均匀电场下应用？最经济

适宜的气压范围约为多少，采用更高气压时，应注意哪些问题？

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1、第 11 页 共 11 页1）不同耐压水平的试品应选择合适的兆欧表（兆欧表额定电压选择：500、1000、2000 、2500、5000、10000V）2）试验完毕后，应对试品短接放电；3）当表面泄漏电流较大时， 应加屏蔽措施。如图所示：某变电所母线上接有 6 条线路，每条线路的波阻抗为 Z，当一条线路落雷，且落雷电压为 u(t)时，求母线上的电压。 答案：母线电压 35/*)(2uZtua第 10 页 共 11 页因此应该选择容量大于 6.834kVA 的试验变压器。在现场对如图所示的一台容性高压时品进行绝缘电阻和吸收比试验，试验进行过程中，空气潮湿，且试品表面有很多污秽。（1）画出接线图（

2、直接在试卷纸上画即可，也可画在答题纸上）；（2）说明现场试验的注意事项。（ 9 分）LGEL火 线E地 线G屏 蔽 端 子兆 欧 表要点（1）兆欧表及接线端子及试品接线，如图所示（2）注意事项第 9 页 共 11 页接线图见教材。如图所示，两条架空线路的波阻抗均为 Z1=400 欧，电缆线路的波阻抗为 Z2=75 欧，避雷器动作时的等值电阻为 R=100 欧，当一条架空线路上有幅值为 U0=800kV 的直角过电压波入侵时，避雷器动作。试求母线 A 上的电压大小。答案：根据题意，画出彼德逊法则等值电路：母线电压 UA即：母线电压幅值为 141.2kV如图所示为工频高电压试验的基本接线图：（1）

3、试说明各元件或设备的名称及作用。（2）某台电力变压器需进行 72KV 的工频耐压试验， tan 试验时测得其等值电容Cx=4200pF。现有数台容量不同的 100/0.4(kV)的工频试验变压器，应选择一台额定容量为多少的试验变压器才能满足试验的要求?1） 答案: T1：调压器；T2 ：试验变压器；r ：保护电阻；R：球隙保护电阻；Cx：被试品。2） 变压器容量可按下式计算：683VACUS-2X120(Z/R)805/4.kV第 8 页 共 11 页实际进行说明。 4）与同类设备的试验数据相比较。5）总和其他试验项目进行综合判断。介质损耗因数 tan测量时，正接法和反接法各应

4、用在什么条件下？正接线：当试品的两端引线都能够断开的时候，用正接线反接线：当试品的一端接地，其无法断开的情况下，用反接线四、计算与综合计算与综合及答案某变电所高压母线上有一条波阻抗为 Z1=500 欧的架空线路和一条波阻抗为 Z2=50欧的电缆线路,如图所示.当幅值为 U0=1000kV 的直角电压波从架空线路侵入变电所时,母线上的避雷器动作,设避雷器的工作电阻为 R=80 欧,试求母线上的过电压幅值大小。答案：根据题意，画出彼德逊法则等值电路：Z1Z2R+-2 U0A母线电压 UA15.9kV20)/8(/即：母线电压幅值为 115.9kV怎样选择试验变压器的额定电压和额定容量？设一被试品的

5、电容量为 4000pF，所加的试验电压有效值为 400kV，试求进行这一工频耐压试验时流过试品的电流和该试验变压器的输出容量。试画出工频耐压试验的接线图，并说明各元件作用？答案：试验变压器高压侧电流和额定容量都主要取决于被试品的电容。 )(AfCUI )(96.2013kVAfCUP第 7 页 共 11 页输电线路遭受雷击一般有几种情况 ，哪一种情况耐雷水平最低？1）输电线路遭受雷击一般分为：雷直击杆、雷直击避雷线、雷直击导线、雷击输电线附近大地或物体等几种情况；2）其中，雷直击导线最为危险，线路的耐雷水平最低。切空变过电压的定义是什么？当把空载运行的变压器从高压侧切除时

6、，由于断路器熄弧能力很强，空载感性电流提前过零熄弧，铁芯中储存的磁场能使变压器电感与绕组电容形成高频振荡，从而形成过电压，当磁场能全部转化为电容的电场能的时候，过电压最高，切空变过电压一般通过避雷器保护即可。为什么在超高压电网中很重视工频电压升高？引起工频电压升高的主要原因有哪些？（1）工频电压升高大都在空载或超载条件下发生，它们有可以同时出现相互叠加。（2）工频电压升高是决定某些过电压保护装置工作条件的重要依据。（3）由于工频电压升高是不衰减或衰减现象持续的时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大的影响。措施：（1）采用并联电抗器来补偿线路的电容电流以削弱电容效应。

超高压电压中，应采用并联电抗器或静止补偿装置。铁磁谐振过电压具有哪些特点？对铁磁谐振过电压的限制措施哪些措施？A）（1）产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性必须相交，即：（2）对铁磁谐振电路，在同一电源电势作用下，回路可能有不只一种稳定工作状态。（3）铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因。B）对铁磁谐振过电压的限制措施有：（1）改善电磁式电压互感器的激磁特性，或改用电容式电压互感器。（2）在电压互感器开口三角绕组中接入阻尼电阻。（3）在有些情况下，可在 10kV 及以下的母线上装设一组三相对地电容器，或用电缆段代替架空线段。（4）在特殊情况下，可将系统中性点临时经接地

8、电阻接地或直接接地，或投入消弧线圈，也可以改变电路参数，消除谐振过电压。为什么 35kV 及以下变电站户外变电设备不能用架构避雷针保护，而必须采用独立避雷针？因为 35kV 变电站设备之间的绝缘距离比较小，把避雷针安装在架构上，雷击避雷针时，在架构上将会出现很高的电压，可能对电气设备造成“反击” 。在现场电气设备预防性试验中，当如何根据试验数据判定设备的绝缘状况？请结合答：要点：1） 与电力试验规程相比较；2）与设备的历史试验数据相比较；3）与同一间隔的其他两相设备的试验数据相比较；C1L第 6 页 共 11 页弧、局部电弧继续发展，在一定条件下，发展形成闪络。即经历了：积污受潮局部干区局部电

9、弧发展闪络几个阶段。预防污闪主要有以下几种技术措施：1）增加绝缘子的爬电距离，如采用防污型绝缘子；2）定期清扫；3）采用憎水性涂料；4）选用合成绝缘子等。金属氧化物避雷器的特点是什么？答：要点：1） 伏安特性更优，伏秒特性曲线平坦，即保护性能更优。2） 没有间隙，结构大大简化；3） 无工频续流、通流容量大。从事高压试验工作，保证人身安全的具体措施有哪些？要点：不允许单人作业、专人监护、触摸设备停电挂地线。如何提高气体间隙的电气击穿强度（击穿电压）？答：要点：1） 改进电极形状以改变电场2） 利用空间电荷（细线效应）3） 采用屏障4） 采用高气压5） 采用高真空什么是进线段保护？它的主要作用是什

10、么？为了保护变电站，将距离变电站 12 公里的输电线划设为进线端，在进线端采取措施提高线路的耐雷水平，假设避雷线，减少绕击的发生。进线端的主要作用是：减小侵入波的陡度和流过避雷器的雷电流幅值。什么是输电线路的耐雷水平？现代输电线路主要采用哪些防雷措施？A）输电线在遭受雷击时不发生闪络所对应的最大的雷电流幅值。耐雷水平主要包括雷击杆塔和雷直击导线的耐雷水平。B）提高输电线路的耐雷水平可采取以下措施：（详见教材）什么是输电线路的耐雷水平？现代输电线路主要采用哪些防雷措施？答：要点：1） 耐雷水平指雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值；2） 主要采取的提高耐雷水平的措施包括：假设避雷线、降

11、低杆塔接地电阻、假设耦合地线、采用不平衡绝缘、采用消弧线圈、装设自动重合闸、加强绝缘等。试用小桥 理论说明变压器油的击穿机理以及提高变压器油绝缘强度的措施。1）工程用变压器油不可避免含有杂质，如细小的纤维。在电场力的作用下，纤维和杂质沿电场方向定向排列，形成杂质小桥，形成流过小桥的泄漏电流，电流引起变压器油发热，会产生气泡，这样就形成了纤维和气泡小桥，放电就沿着小桥发展，最后引起击穿。2）提高变压器油的绝缘强度一般可采取系列措施：A）提高有的品质，去除杂质；B）油应该防止水分进入；C）去除油中的气泡；D）采用表面覆盖；E）采用绝缘层；F）采用极间屏障。第 5 页 共 11 页在极不均匀电场，正

12、极性电极的击穿电压比负极性电极高。 （ ） 三、问答题问答题 答案tan 测量有什么意义？tg 测量的影响因素有哪些？A）能反映绝缘的整体性缺陷和小电容试品中的局部性缺陷。由 tg 随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度。但不能灵敏的反映大容量发电机、变压器和电力电缆绝缘中的局限性缺陷，这时应尽可能将这些设备分解，分别测量它们的 tg。B）tan 影响因素：（1）界电磁场的干扰影响：一种是由于存在杂散电容，另一种是由于交变磁场感应出干扰磁场。消除方法：将电桥的低压臂和检流计用金属网和屏蔽电缆线加以屏蔽,采用倒相法、移相法等。（2）温度的影响： 一般 tg 随温度的增高而增

13、大（3）试验电压的影响：（4）试品电容量的影响：对于电容量较小的试品，测量 tg能有效的发现局部集中性缺陷和整体分布性缺陷。但对电容量较大的试品，测量 tg 只能发现整体分布性缺陷，此时要把它分解成几个彼此绝缘部分的被试品，分别测量各部分的 tg值，能有效的发现缺陷。（5）试品表面泄漏的影响：由于试品表面泄漏电阻总是与试品等值电阻 Rx 相并联，所以会影响 tg 值。为了排除或减小这种影响，在测试前应清除绝缘表面的积污和水分，必要时还可以在绝缘表面上装设屏蔽环。产生切空线过电压的根本原因是什么，影响切空线过电压高低的主要因素是什么？答：要点：1） 产生切空线过电压的主要原因是断路器的重燃；2）

14、 可采取提高断路器灭弧性能、采用带并联电阻的断路器等措施。当固体绝缘中存在气泡和裂缝时，为何会出现局部放电现象，局部放电会使固体绝缘材料发生怎样的变化？1）当固体绝缘中存在裂缝和气泡时，在气泡或裂缝中的电场强度大固体绝缘中的电场强度，可能在裂缝和气泡中发生局部击穿或放电。2）放电产生氧化性和腐蚀性气体（O3 、NO、NO2） ；放电过程中，带电离子撞击介质、引起局部温度升高；带电粒子撞击破坏了分子结构。这些过程使绝缘材料发生电化学老化。防止绝缘子污闪通常采取哪些措施？答：要点：1） 加大绝缘子的爬距；2） 定期清扫；3） 采用憎水性涂层；4） 采用硅橡胶合成绝缘子。简述绝缘污闪的机理，并简要说

15、明防止绝缘子污闪的技术措施?污闪形成机理是：绝缘子表面沉积了导电污秽，在一定的气候条件下，如大雾、凝露、毛毛雨等气候条件下，污秽层受潮，导电流过泄漏电流，并对污秽层烘干。因为烘干过程不均匀，出现局部干区，在局部干区承担大部分电压，可能出现局部电第 4 页 共 11 页）电容分压器不能用于测量直流高压。 （ ） 电压互感器铁磁谐振过电压属于操作过电压。 （ ） 电晕放电是一种均匀电场中的放电。 （ ） 对支柱绝缘子，顶部加均压环的作用是提高闪络电压。 （ ） 反映电介质极化特性的指标是介质损耗因数 tan。 （ ） 防雷接地装置是整个防雷保护体系中可有可无的一个组成部分。 （ ） 感应雷过电压，

16、它的形成机理与直接雷击过电压完全相同。 （ ） 工频电压升高属于操作过电压。 （ ） 极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对空间电荷的阻挡和均匀分布作用，造成电场分布的改变（ ） 。集中性缺陷指的是诸如绝缘子瓷体内的裂缝,发电机定子绝缘因挤压磨损而出现的局部破损,电缆绝缘层内存在的气泡等。 （ ）局部放电的测量是确定产品质量和进行绝缘预防性试验的重要项目之一。（ ）绝缘的老化指电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化和化学变化致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化。 （ ）绝缘电阻等于在绝缘上施加一直流电压U时,此电压与出现的电流I之比，通常绝缘电阻都是指稳态电阻。 （ ）绝缘配合归根到底

17、还是一个经济问题。 （ ） 考虑碰撞电离时往往只考虑电子引起的碰撞电离。 （ ） 空气湿度增加，一般会使空气的绝缘强度升高。 （ ） 雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为落雷密度。 （ ）雷云下部大部分带负电荷，所以大多数的雷击是正极性的，雷云中的负电荷会在地面感应出大量负电荷。 （ ）某 110kV 电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将降低 切除空载变压器出现过电压的主要原因是开断的感性电流提前截断。 （ ）汤逊放电理论不适用于高气压、长间隙情况下的气体放电过程。( ) 我国规程中规定线路防雷设计用雷电流波头时间为 2.6s（ ） 。 无避雷线的线路遭受雷击时，线路

18、上的感应过电压与线路高度成反比。 （ ）吸收比用来检测绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。 （ ） 线路侧装有电磁式电压互感器时可能会提高空载线路合闸过电压。 （ ） 线路的波阻抗与线路的长度有关。 （ ） 线路末端对地跨接一阻值 R=Z1 的电阻时，行波到达线路末端点时完全不发生反射。 （ ）线路越长，波阻抗越大。( ) 谐振过电压是一种操作过电压。 （ ） 一般来讲，都将绝缘的耐压试验放在非破坏性试验项目合格通过之后进行。（ ）第 3 页 共 11 页振过电压下列绝缘试验方法中，属于破坏性试验的是（ ） 。A测绝缘电阻 B测 tanC测泄漏电流 D工频高压试验D线路感应过电压与雷电流的（ ）

19、。A地面落雷密度极性相同 B极性相反C陡度成反比 D幅值成反比B沿面放电电压与同样距离下的空气间隙的放电电压相比总是（ ）A高 B低 C相等 D不确定B以下几种抑制切除空载线路过电压的方法中，相对最为有效的是 （ ）A采用多油断路器 B采用六氟化硫断路器C采用中性点绝缘系统 D中性点经消弧线圈接地B以下属于操作过电压的是（ ）A工频电压升高 B铁磁谐振过电压C变电所侵入波过电压 D电弧接地过电压D由于光辐射而产生游离的形式称为（ ） 。A碰撞游离 B光游离 C热游离 D表面游离B在极不均匀电场中,正极性击穿电压比负极性击穿电压( )A低 B高 C相等 D不确定A二、判断题判断题 答案330kV

20、 及以上电网中电气设备的绝缘水平主要决定于操作过电压。 （ ） 切除空载线路过电压产生的根本原因是断路器的重燃。 （ ） 变压器内部固体绝缘的老化形式有只有热老化（ ） 。 直配发电机母线装设电容器的目的是降低侵入波陡度（ ） 。 采用 SF6 断路器能有效消除空载线路分闸过电压。 （ ） 测量 tan 值是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法，适合发现整体性缺陷。 （ ）产生切除空载变压器过电压的根本原因是断路器的多次重燃和熄弧。 （ ）当线路上接有电磁式电压互感器时，可以降低切空线过电压。 （ ） 电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电

21、的目的。 （ ）若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是电击穿（ ） 。电气设备绝缘预防性试验主要是对各种电气设备的绝缘定期进行检查和监督,以便及早发现绝缘缺陷,及时更换或修复,防患于未然。 （ ）根据巴申定律，在某一 PS 值下，击穿电压存在击穿电压的最低值。 （ 第 2 页 共 11 页极化时间最短的是（ ） 。A电子式极化 B离子式极化C偶极子极化 D夹层极化A架空输电线路防护直击雷的主要措施是装设( )A避雷器 B避雷针 C电阻 D避雷线D绝缘电阻的测量可以发现绝缘（ ）A介质内含气泡 B介质已经受潮C介质分布不均匀 D介质局部磨损B空载长线路末端电压升高引起的原因是(

22、)A断路器灭弧性能不好 B中性点不接地C电容效应 D线路电感电流突变C雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为（ ）A地面落雷密度 B耐雷水平C雷击跳闸率 D击杆率B流注理论未考虑( )的现象。A碰撞游离 B表面游离（或者：电极表面电离）C光游离 D电荷畸变电场B能有效判别设备绝缘中的一些集中性缺陷的试验方法是( )A测量 tan B测量吸收比 C测量泄漏电流 D测量绝缘电阻C气体内的各种粒子因高温而动能增加,发生相互碰撞而产生游离的形式称为( ) A碰撞游离 B光游离 C热游离 D表面游离C若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（ ） 。A电化学击穿 B热击穿 C电

23、击穿 D各类击穿都有C设 S1,S2 分别为某避雷器及其被保护设备的伏秒特性曲线,要使设备受到可靠保护必须( )AS1 高于 S2 BS1 低于 S2 CS1 等于 S2 DS1与 S2 相交B输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（ ） 。A成正比 B成反比 C无关 D不确定C随着输电线路长度的增加线路的波阻抗将（ ）A不变 B增大 C减小 D可能增大也可能减小A下列措施中，不能有效限制空载线路合闸过电压的是（ ）A同步合闸 B采用带合闸电阻的断路器C提高断路器的灭弧性能 D消除和削弱线路残余电压C下列过电压中持续时间最短的是( )A大气过电压 B工频过电压 C操作过电压 D谐A第 1 页 共

24、11 页高电压技术复习思考题一、单项选择题单项选择题 答案220kV 及以下电网中电气设备的绝缘水平主要决定于（ ） 。A雷电过电压 B操作过电压C工频过电压 D谐振过电压ASF6 气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是（ ） 。A无色无味性 B不燃性 C无腐蚀性 D电负性D伴随有能量损失的极化形式是（ ） 。A电子式极化 B离子式极化C偶极子极化 D无损极化C以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？ A.大雾 B.毛毛雨 C.凝露 D.大雨D变电所中变压器到避雷器的最大允许电气距离与( )。A侵入波的幅值成反比 B避雷器残压成正比C变压器的冲击耐压值成反比 D侵入波陡度成反比D不均匀的绝缘试品，

25、如果绝缘严重受潮，则吸收比 K 将( )A远大于 1 B远小于 1C约等于 1 D不易确定C下列表述中，对波阻抗描述不正确的是（ ） 。A. 波阻抗是前行波电压与前行波电流之比B. 对于电源来说波阻抗与电阻是等效的C. 线路越长，则波阻抗越大D. 波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关C330kV 及以上电网中电气设备的绝缘水平主要决定于（ ） 。A雷电过电压 B操作过电压C工频过电压 D谐振过电压B以下哪种材料具有憎水性，广泛用于防绝缘子污闪？（ ）A硅橡胶 B电瓷 C. 玻璃 D 金属A不允许将避雷针装设在配电构架上的变电所电压等级为（ ）A500kV B220kV C1l0kV D35kVD采用真空提高绝缘强度的理论依据是( )。A.汤逊理论 B.流注理论 C.巴申定律 D.“小桥”理论C当线路在冲击电压作用下产生冲击电晕时，电压波的波阻抗将（ ） 。A不变 B增大 C减小 D不确定C极不均匀电场中的极性效应应该是下列哪种情况（ ） 。A.负极性的击穿电压和电晕起始电压都高B.正极性的击穿电压和电晕起始电压都高C.负极性的击穿电压低和电晕起始电压高D.正极性的击穿电压低和电晕起始电压高D

荣获：第二届深港技术创新大赛航盛杯汽车电子应用方案大赛 二等奖

汽车尾气污染物主要包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）。目前，汽车尾气已经成为城市的“元凶”，在一些城市中，汽车尾气污染已经占源的80%。由于汽车尾气污染，很多城市，已经令人感到难以忍受的地步，人们已经看不到蓝天，浑浊的空气使大白天的能见度不到200 米，不但交通事故增加，还会使人们精神压抑，呼吸困难，增生各种疾病，严重影响人们的身体健康。

为了人类的健康，解决汽车尾气污染问题——即汽车处理问题，已经成为人类紧迫需要解决的问题。

本人参加航盛杯汽车电子应用方案大赛的目的，就是想向所有关心汽车尾气污染问题的人们展示自己的一种技术设想——一种能够实现汽车处理的技术方案，或一种汽车装置。

但这些现有技术各有欠缺，以及多元催化剂式净化器，虽然对碳氢化合物及一氧化碳和氮氧化物的吸收起到一定的作用，但对其它烟尘微粒吸收作用甚微，而且催化剂的使用寿命一般很短，需要经常更换，成本高；还有，催化剂一般都含有稀有重金属，活性重金属对人体是有毒的，因此，对催化剂使用过后有毒物质的回收也是个麻烦事情。臭氧加水气净化器结构复杂，且笨重，还需经常更换水，成本高，使用不方便。臭氧加催化剂净化器与在技术性能方面，并没有明显增加，但成本增加了不少，同样存在很多缺点。

针对目前汽车尾气净化装置的缺点，本发明的一种汽车尾气电子净化装置，不但避免了很多上述汽车尾气净化装置在技术方面的不足之处，并使汽车尾气净化处理能力进一步加强。

本发明的一种汽车尾气净化装置（专利申请号：.3），是一种利用高压静电对汽车尾气（废气）中的烟尘微粒进行电离、充电，然后再通过强电场对带电烟尘微粒进行吸引收集的汽车尾气电子净化装置。由于电场力能够穿透物质的原子结构，强电场可以使分子电离或极化带电，从而破坏物质的分子结构，使汽车排放废气中的有害气体物质的分子结构或混合物被肢离破解，使之转化成非有毒物质。

利用这种汽车尾气电子净化装置，能非常有效地对汽车排放废气中的有害气体及烟尘微粒进行吸引收集，还可以使废气中一氧化碳转化成二氧化碳，然后再把二氧化碳分解为氧气和碳素物质，使汽车废气中的有害烟尘微粒牢牢地被吸附、固化在汽车尾气电子净化装置中的烟尘收集板上，然后待烟尘收集板上收集的有害烟尘废物被积累到一定厚度之后，在强电场力的作用下通过极间打火，使已被固化在烟尘收集板上的有害烟尘废物脱落并被排出，从而减少废气污染净化环境，有益于人类健康。

烟尘收集板的工作原理与电絮凝或电镀的工作原理非常相似，只不过电絮凝或电镀槽中两个电极之间的电介质是电解液，而烟尘收集板之间的电介质是带电的废气微粒，在强电场的作用下，带电的废气微粒与电解液一样，同样会导电，只是两者的电导率和电位梯度差别比较大。当电解液中有电流通过的时候，带正电的电解质就会向负极板跑，而带负电的电解质就会向正极板跑，因此，电絮凝或电镀就是一种电离子沉积的过程，利用电极通过电流，使金属附着在物体表面上。

根据这个原理，在烟尘收集板中，带电烟尘物质在强电场的作用下，废气烟尘微粒将很容易被沉积、附着在带电的烟尘收集板表面上。因此，这种汽车尾气电子净化装置与其它汽车尾气净化器相比，不但结构简单而且对汽车尾气净化处理非常有效。

本发明的一种汽车尾气电子净化装置主要由一个条栅结构或网格结构带高压正电的阳极极板、一组相互绝缘并分别带高压正电和负电的烟尘收集板、以及高压电源等三部份组成；条栅结构或网格结构带高压正电的阳极极板安装在烟尘收集板的前面，并与烟尘收集板用绝缘材料固定于一个壳体中，烟尘收集板中的阳极极板与阴极极板之间也用绝缘材料进行隔离，并固定于同一个壳体之中；高压电源有两组高压电输出，一组用于条栅结构或网格结构的阳极极板，另一组用于烟尘收集板，两组高压电输出的负极都连接在一起，并与烟尘收集板中的阴极极板连接；条栅结构或网格结构带高压正电的阳极极板称为第一高压阳极极板，与它连接的高压电源的一组高压电的正极称为第一高压阳极，烟尘收集板中的阳极极板称为第二高压阳极极板，与它连接的高压电源的另一组高压电的正极称为第二高压阳极。

图1、图2、图3 分别是一种汽车尾气电子净化装置的案结构图、电气连接图、高压开关电源电原理图。图1、2、3 中，“1”是第一高压阳极极板，它与图3 直流开关高压电源中的第一高压阳极（HV1）连接，并与其它部件绝缘。“200”是烟尘收集板组件，它由多个阴极极板与多个阳极极板组成，“21”是烟尘收集板组件中的阴极极板，它与图3 直流开关高压电源中的阴极连接，“22”是烟尘收集板组件中的阳极极板，也称为第二高压阳极极板，它与图3 直流开关高压电源中的第二高压阳极（HV2）连接。

当汽车排气管有废气排出时，由于废气原来基本上都是不带电的，即为“0”电位，不带电的废气在压力差的驱动下，首先要从第一高压阳极极板的网格中间经过，第一高压阳极极板是一个带正电的极板，在它的周围存在非常强的电场，当物体靠近它时就会产生电晕放电，此时，物体会向阳极极板发射电子，使物体带正电，特别是在高温环境下，物体发射电子的逸出功相对常温条件下要小很多，使物体向第一高压阳极极板发射电子的能力大大加强。一些不容易发射电子的物体，在强电场力的作用下，也会产生极化带电，即物体中的电荷也要进行重新分布，使物体靠近第一高压阳极极板的一端带负电，另一端带正电。

带电气体或带电废气微粒从烟尘收集板中经过的时候，由于在烟尘收集板的阳极极板与阴极极板之间存在很强的电场，使带正电的气体或带正电的废气微粒很容易被阴极极板吸引，带负电的气体或带负电的废气微粒将也很容易被阳极极板吸引，从而使烟尘收集板的阳极极板和阴极极板都被涂上一层由汽车尾气排放物生成的一种粘性物质。

另外，图3 中的推挽式开关电源与一般的推挽式开关电源还有一些区别，就是这里的两个推挽管在交替工作的时候，交替时间不等于零，而是要延时（或错开）一定的时间（两个推挽管工作时的占空比大约只有48%）。目的是为了防止两个推挽管在交替工作的瞬间，在前一个管还没有完全关断的时候，后一个管就开始导通，使两个管的导通和关闭时间互相重叠，增大开关管的损耗，降低直流高压开关电源的工作效率。

图3 中选用IR2155 作为驱动电路。IR2155 普遍用于节能灯中作为半桥式开关管驱动电路，半桥式驱动与推挽式驱动在电路结构上区别比较大，所以图3 中把IR2155 原来用于半桥式开关驱动的电路做了较大的改动，把6 脚直接接地（原来接半桥输出），把8 脚直接接到电源（原来接自举电容）。

另外，IR2155 的正常工作电压为15.6V，但图3 中的输入电压仅为12V，显然这个电压不能使IR2155 的正常。为了提高IR2155 的工作电压，图3 中采用整流二极管D2、D4 对开关变压器T1 初级线圈产生的反电动势进行整流后，与12V电源叠加（变为24V）再通过电阻R1 对U1（IR2155）供电，以保证IR2155 的工作电压为15.6V。

在正常工作的情况下，图3 中的直流开关高压电源输出功率并不大（小于20W），但在烟尘收集板处于打火的情况下，其输出功率很大，可达100W 以上，由于两个推挽管Q5、Q6 的工作电压比较低，故工作电流比较大，因此Q5、Q6 必须选用漏极电流比较大的场效应管，或集电极电流比较大的IBGT 管。

IR2155 的输出功率很小，不能用它直接驱动推挽管Q5、Q6 工作，特别是Q5、Q6 工作于低电压、大电流的情况下，必须对IR2155 的输出信号进行放大，图3 中采用两组推拉式跟随放大电路（Q1、Q2 和Q3、Q4）分别对IR2155 的两组输出信号进行放大，以保证给两个推挽管Q5、Q6 在开通和关断瞬间提供足够的驱动电流，以减少Q5、Q6 导通和关断时产生的开关损耗。C5、R5 和C6、R6 是微分电路，对加速Q5、Q6 的导通和关断时间有一定的作用。

C1 是储能滤波电容，但其主要作用是用于对开关变压器的磁芯进行退磁，在电源开关断开的瞬间，由于C1 存储的电荷可维持开关电源继续工作一段时间，使开关变压器初级线圈的工作电压慢慢下降，最后为零。这个过程，使每次关机都可保证，开关变压器铁芯的磁化曲线能够回到坐标的原点，即铁芯完全退磁，防止开关电源再次工作时，由于变压器铁芯带磁而出现磁饱和。如果没有C1 的作用，当电源开关断开时，开关变压器铁芯的磁化曲线将被停止在某一非零值的点上，下次开机时很容易出现变压器饱和，使两个推挽管过流烧坏。

D21、D22、D23、D24 和C21、C22、C23、C24 组成倍压整流电路，HV1的输出电压一般高于1 万伏，而HV2 的输出电压高于5 千伏。

U2 为电压比较器（TL431），其内部已经设定了一个基准比较电压（大约为2.5V），另一个输入比较电压由R24 与R9 分压取得，R9 为取样电阻。正常工作时，由于R9 的取样输出电压比较高，即U2 的输入电压比较高，所以U2 处于导通状态，即U2 的输出电压为2.5V。U2 的作用主要是用来控制另外一个电压比较器Q7 的导通或关断，正常工作时，由于加到稳压二极管DZ3 的电压（2.5V）低于击穿电压，Q7 处于关断状态。

U2 的输出电压或Q7 的输入电压由二极管D5 输入，而D5 的输入信号则通过取样电阻R10 取得。由于R10 的一端与烟尘收集板的阴极极板连接，因此流过阴极极板的电流也将全部流过R10，由此在R10 上会产生一个电压降，这个电压就是取样电阻R10 的取样电压，或称取样输出电压。正常工作时R10 的取样电压是很小的，再加上U2 导通，R10 的取样电压经过D5 后被U2 旁路（被嵌位于2.5V 上），因此，R10 的取样电压无法使稳压二极管DZ3 导通，此时，Q7 是截止的。

当烟尘收集板之间出现打火的时后，由于输出电流突然变大，首先是HV2 高压输出电压要降低，因为R23 产生的电压降会增大，从而使HV2 高压输出电压降低，由此取样电阻R9 输出的取样电压也要降低，R9 输出的取样电压经C7 积分延时之后，会使U2 由导通变为截止，其输出电压大于2.5V。此时，R10 的取样电压经过D5，再经过积分电路C8、R7、C9 进行积分，使取样信号的相位被延时，延时后的取样信号经稳压二极管DZ3，最后被加到Q7 的输入端，使Q7 导通。

Q7 导通后，通过R8 使U1 的锯齿波振荡器输出信号被旁路，U1 停止工作，无驱动信号输出，使两个推挽管Q5、Q6 也停止工作，致使开关电源无高电压输出。待积分电路中的C8、C9 完全放完电以后，Q7 又会回复到之前的截止状态，此后，直流开关电源又开始正常工作。因此，烟尘收集板之间出现打火是间歇性的，每打火一次，直流开关电源就要被关断一次，以此保护直流开关电源工作的安全。

另外，打火保护的门限也是可以改变的，改变取样电阻R9 和R10 的大小就可以改变打火保护的门限。有些小的打火，只要其损耗功率不会超过直流高压开关电源的最大输出功率，直流高压开关电源就不需要保护，这样反而可以提高汽车尾气电子净化装置的工作效率。因此，打火保护的门限和连续打火时间的长短，可根据使用效果来决定。

打火时间的长短主要由积分电路中的C7 和C8、R7、C9 的时间常数以及C10的时间常数来确定，时间常数越大打火的时间就越长，同时间歇的时间也越长。同原来上来说，U2 和Q7 都属于取样放大电路，U2 属于电源输出电压取样，Q7 属于电源输出电流取样，但两个取样放大电路的输入信号的相位都要被延时，在延时作用上相当于两个延时时间串联，但积分电路放电的时候，在时间上并不是串联，这样，就可以分别调整积分电路的充、放电时间，使打火持续时间尽量长一些，而恢复时间尽量短一些，以提高工作效率。

DZ1 为取样电阻R9 输出电压的限幅二极管，当取样输出电压超过某一电压值时，限幅二极管DZ1 就导通，避免U2 因输入电压过高而损坏。DZ2 也是限幅二极管，当R10 的取样输出电压超过稳压二极管的稳压值时，DZ2 就导通，避免U2 因工作电压过高而损坏。

图3 电路也可以采用24V 直流电源供电，但电路需要有些改动：把二极管D1换成一个电阻，电阻R1 和二极管D2、D4 去掉，二极管D3 短路，并且开关变压器初级线圈的匝数也要增加。

本发明的汽车尾气电子净化装置，估计成本在100 元～200 元之间。我相信这种汽车尾气电子净化装置将来会拥有非常广阔的市场。