一種用於大功率直流高壓電源的限流電阻的製作方法

2023-09-20 10:59:21 3

本發明涉及east託卡馬克核聚變實驗裝置領域，具體是一種用於大功率直流高壓電源的限流電阻。

背景技術：

east輔助加熱系統是east託卡馬克核聚變實驗裝置的重要組成部分，是實現等離子體自持燃燒的必要手段,為開展先進聚變反應堆密切相關的最前沿性的探索研究提供基礎。而各種輔助加熱系統均需要大功率直流高壓電源為其關鍵部件供電，這類高壓電源具有高電壓、高功率、高精度和低紋波等特點。高壓電源的性能對輔助加熱系統的穩定可靠運行有極大影響,因此開展對輔助加熱系統大功率直流高壓電源技術研究具有重要意義。

east輔助加熱高壓電源系統單套電源系統總功率均達到5mw級以上，輸出電壓高達50kvdc以上，對元器件耐壓、結構設計、絕緣材料及控制保護都提出了極高的要求。高壓電源系統組成單元造價昂貴，當負載側發生短路或打火等故障時，如果不能快速切斷高壓電源，能量無從洩放，會對高壓電源側單元設備或操作人員造成不可估量的損毀。因此，為了保證在負載發生短路或打火等故障時，能夠起到限制電流快速增長的作用，保證系統能夠快速關斷電源的效果，在主迴路串聯大功率限流電阻是一種行之有效的方法。

大功率限流電阻適用於高壓大功率直流高壓電源系統中，因為體積和絕緣的限制，往往選用合適數量的電阻經過合理的串並聯組成電阻架使用。同時大功率限流電阻的設計還需要考慮到系統的高壓隔離和散熱冷卻等問題，目前未見充分考慮這些因素的大功率限流電阻設計方案。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種用於大功率直流高壓電源的限流電阻，以實現east輔助加熱系統中的限制電流快速增長，以及滿足系統高壓隔離和散熱冷卻要求。

為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案為：

一種用於大功率直流高壓電源的限流電阻，其特徵在於：包括框架結構的電阻架體，電阻架體底部四角分別由立向的絕緣瓷瓶支撐，使電阻架體懸於地面上方，電阻架體底部向下連接有風扇架體，風扇架體中安裝有冷卻風扇，所述冷卻風扇出風口朝上向電阻架體內送風，電阻架體中前、後側框分別設有多行沿左右水平方向的支撐板，前、後側框的支撐板高度位置一一對應，且高度位置一一對應的前、後側兩支撐板之間分別架設有多個陶瓷電阻，每個陶瓷電阻的前、後端分別通過電阻卡箍固定在對應方向的支撐板上，相鄰的至少兩個陶瓷電阻通過連接母板串聯或並聯形成多個串聯或並聯支路，多個串聯或並聯支路再通過連接母排串聯或並聯形成陶瓷電阻電路，所述電阻架體框邊上還設有輸入端子、輸出端子，所述陶瓷電阻電路兩端分別與輸入端子、輸出端子連接。

所述的一種用於大功率直流高壓電源的限流電阻，其特徵在於：所述電阻架體底部四角位置分別焊接有固定鋼板，每個絕緣瓷瓶上端分別通過螺栓與固定鋼板連接。

所述的一種用於大功率直流高壓電源的限流電阻，其特徵在於：所述風扇架體中位於冷卻風扇下方還設有隔離變壓器，冷卻風扇通過隔離變壓器與外部電源連接。

本發明在負載發生短路或打火等故障時，能夠起到限制電流快速增長的作用，同時還能滿足系統高壓隔離和散熱冷卻等要求，成功應用於輔助加熱高壓電源系統中。

附圖說明

圖1為本發明結構總視圖。

圖2為本發明結構正視圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，一種用於大功率直流高壓電源的限流電阻，包括框架結構的電阻架體1，電阻架體1底部四角分別由立向的絕緣瓷瓶3支撐，使電阻架體1懸於地面上方，電阻架體1底部向下連接有風扇架體4，風扇架體4中安裝有冷卻風扇5，冷卻風扇5出風口朝上向電阻架體1內送風，電阻架體1中前、後側框分別設有多行沿左右水平方向的支撐板13，前、後側框的支撐板高度位置一一對應，且高度位置一一對應的前、後側兩支撐板之間分別架設有多個陶瓷電阻8，每個陶瓷電阻8的前、後端分別通過電阻卡箍9固定在對應方向的支撐板13上，相鄰的至少兩個陶瓷電阻8通過連接母板10串聯或並聯形成多個串聯或並聯支路，多個串聯或並聯支路再通過連接母排串聯或並聯形成陶瓷電阻電路，電阻架體1框邊上還設有輸入端子11、輸出端子12，陶瓷電阻電路兩端分別與輸入端子11、輸出端子12連接。

電阻架體1底部四角位置分別焊接有固定鋼板2，每個絕緣瓷瓶3上端分別通過螺栓與固定鋼板2連接。

風扇架體1中位於冷卻風扇5下方還設有隔離變壓器6，冷卻風扇5通過電源線7與隔離變壓器6連接，再通過隔離變壓器6與外部電源連接。

本發明成功應用在east裝置140ghz電子迴旋高壓電源系統中，大功率直流高壓電源限流電阻已成功研製了兩套並得到了成功地應用。絕緣瓷瓶選用的是四隻zsw-110kv，電阻架體和風扇架體均選用smc材料加工而成，隔離變壓器選用的是80kv/500w高壓隔離變壓器，冷卻風扇選用的是兩臺220vac/190w軸流風機，陶瓷電阻採用了32隻rx20型40ω/2.5kw的電阻通過8並4串得到了總計為20ω/80kw總阻值的限流電阻，串聯在east裝置140ghz電子迴旋高壓電源系統主迴路中，對迴旋管負載起到了很好地保護作用，順利完成east2015和east2016年總計三輪物理實驗運行任務。