大容量場畸變火花開關的製作方法

2023-07-01 06:26:01

專利名稱:大容量場畸變火花開關的製作方法
大容量場畸變火花開關是一種高壓電器，是大脈衝功率技術中，使已充好電的電容器組在微秒量級時間內將能量對負載釋放的整個裝置中的關鍵部件。
一般電力系統所用的開關是不能滿足這種裝置要求的。普通高電壓設備所用的球間隙，其性能，如開關放電時延及同步性等也不如本開關性能好(可參閱「高電壓試驗技術」一書中有關章節，系1982年清華大學出版社出版)。
為製造一種大容量的，能在小於100毫微秒的時間內迅速導通且同步性能好，時延分散性為毫微秒量級、結構簡單的開關，並根據多個開關並聯運行的要求，本實用新型設計了大容量場畸變火花開關。
開關的外部直徑1為200毫米，內腔半徑2為140毫米，內腔體高H1為122毫米。其縱剖面圖見圖1。圖中〔1〕為瓷套(或玻璃套)，〔2〕為上主電極，〔3〕為觸發極，〔4〕為絕緣筒，〔5〕為下主電極，〔6〕為下絕緣蓋，〔7〕為橡膠圈，〔8〕為壓環，〔9〕為螺母，〔10〕為放氣閥，〔11〕〔12〕為橡膠圈，〔13〕為上絕緣蓋，〔14〕為進氣嘴，〔15〕為壓緊螺母。上下兩個主電極，中間的觸發極和三個絕緣套筒〔4〕、〔6〕、〔13〕是開關的主要部件，並由觸發極把上述主要部件連成一個整體裝置。主電極是中空的環狀結構，端部為半球形並由銅鎢合金材料製成，且主電極沿上有孔。觸發極採用銅鎢合金和不鏽鋼壓配合加鉚接而成，在正對主電極處有四個45°的小孔。
觸發前，開關中電極間電場均勻分布。觸發時，使電場強烈畸變，局部地方產生很高的電場強度，導致開關迅速導通。開關中電極的形狀，尺寸，相互位置等關鍵參數需經過計算並通過實驗才能最後確定。一般主電極間的間隙距離H可小於等於10毫米，觸發極相對主電極處於0.4H的位置，觸發極尖端曲率半徑r可為2～3毫米(見圖2)。其性能參數可達工作電壓18～60KV峰值電流180KA放電時延小於100ns放電時延分散性±10ns開關工作範圍65％大容量場畸變火花開關用於高電壓大電流脈衝裝置上，如等離子體及核聚變研究、雷射技術，粒子加速器，海底探礦設備，擊波實驗等。使用時，將所要連通電路的兩根接線分別與開關主電極相連(如圖3所示)，需導通時在火花開關觸發極上加一定極性和幅值的觸發脈衝〔16〕，即可使主電極間迅速導通。
權利要求
1.一種大容量火花開關，其特徵在於由兩個主電極，一個觸發極和三個絕緣套筒組成，並且觸發極將上述部件連成一個整體裝置。
2.如權項1所述的開關其特徵在於主電極為中空環狀結構，端部為半球形並採用耐燒蝕的銅鎢合金材料製成，且主電極上沿有孔。
3.如權項2所述的開關，其特徵在於觸發極採用銅鎢合金和不鏽鋼壓配合加鉚接而成，正對主電極處有四個45°的小孔。
4.如權項3所述的開關，其特徵在於主電極間的間隙距離小於等於10毫米，觸發極相對主電極處於0.4H的位置，觸發極尖端曲率半徑r小於等於1毫米，觸發極尖端到主電極半球頭中心線的距離D等於2～3毫米。
5.如權項4所述的開關，其特徵在於主電極間襯一絕緣瓷套或玻璃套。
專利摘要
大容量場畸變火花開關，屬高壓電器技術領域：
，是快速脈衝高電壓大電流裝置的關鍵部件。它由兩個主電極，一個觸發極和三個絕緣套筒組成。開關觸發前電場均勻分布，觸發時局部電場強烈畸變，使之在小於100毫微秒的時間內迅速導通，可流過十幾萬安培的脈衝電流。但開關的同步性能好，時延分散性不大於20毫微秒。可用於等離子體及核聚變研究、粒子加速器、雷射技術，海底探礦設備及衝擊大電流等裝置。使用時，可多個開關並聯。也可一個開關單獨使用。
文檔編號H01H36/00GK85201717SQ85201717
公開日1986年3月5日 申請日期1985年4月28日
發明者楊津基, 韓旻 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan