本實(shí)用新型涉及開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)。

背景技術(shù)：

球隙開(kāi)關(guān)在脈沖功率系統(tǒng)中占有特殊的地位，球隙開(kāi)關(guān)性能的好壞直接影響著到輸出脈沖的技術(shù)參數(shù)，尤其是輸出脈沖的上升時(shí)間。球隙開(kāi)關(guān)一般在高壓下工作，運(yùn)行環(huán)境惡劣，觸發(fā)過(guò)程中的擊穿現(xiàn)象和球隙開(kāi)關(guān)電極上的放電物理過(guò)程均十分復(fù)雜，因此，具有耐受高電壓強(qiáng)電流、擊穿時(shí)延短且分散性小、電感和電阻小、電極燒蝕小等特性并能穩(wěn)定工作的各種類型球隙開(kāi)關(guān)的研發(fā)，是當(dāng)前脈沖技術(shù)中的一個(gè)重要課題。新興的電力電子開(kāi)關(guān)由于其開(kāi)斷速度快，導(dǎo)通壓降小，無(wú)開(kāi)關(guān)噪聲等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，但是由于受到開(kāi)斷電壓和導(dǎo)通電流的限制，無(wú)法應(yīng)用于高電壓、大電流領(lǐng)域，因而在高電壓、大電流領(lǐng)域依然采用傳統(tǒng)的球隙作為整個(gè)試驗(yàn)回路的主電氣開(kāi)關(guān)?？紤]到氣體放電的恢復(fù)特性對(duì)球隙開(kāi)斷能力的影響，現(xiàn)有的絕大多數(shù)球隙開(kāi)關(guān)做成了方便氣體流動(dòng)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。這種球隙開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一是垂直于放電球間隙的側(cè)向空氣流動(dòng)在球隙開(kāi)關(guān)將要擊穿的過(guò)程中會(huì)增大球隙開(kāi)關(guān)的放電分散性，在球隙開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的過(guò)程中也可能會(huì)改變電弧的形狀，甚至導(dǎo)致異常放電，從而增加放電可控的難度；二是為了防止球隙電極與周圍的物體相互作用，開(kāi)放式球隙開(kāi)關(guān)用于產(chǎn)品中時(shí)需要與周圍元器件保持較大的安全距離，從而影響到產(chǎn)品總體積的大小，降低了產(chǎn)品的便攜性，即可移動(dòng)性；三是觸發(fā)深度(一定球間隙下，自然擊穿電壓值與觸發(fā)擊穿電壓值之比)不夠；四是由于空氣絕緣的恢復(fù)需要一定的時(shí)間，不能快速關(guān)斷；五是球隙開(kāi)關(guān)放電時(shí)球隙多采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，放電電壓不確定，放電突然，可控性安全性差，同時(shí)放電時(shí)間和行程較長(zhǎng)。因此，研制一套新型的球隙開(kāi)關(guān)是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中放電可控球隙開(kāi)關(guān)觸發(fā)深度不夠、不能快速關(guān)斷球隙開(kāi)關(guān)放電時(shí)球隙多采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，放電電壓不確定，放電突然，可控性安全性差、難以被多人同時(shí)進(jìn)行觀察等問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，避免了手動(dòng)調(diào)節(jié)帶來(lái)的安全隱患，在透明安裝箱的下部設(shè)置標(biāo)尺，便于有效控制左右半球的觸發(fā)電壓，在傳統(tǒng)的全球球隙開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上減小了開(kāi)關(guān)體積，增大了球隙開(kāi)關(guān)的觸發(fā)深度，提高了開(kāi)關(guān)的工作電壓和工作頻率，還可以在左半球電極與右半球電極產(chǎn)生電弧放電時(shí)進(jìn)行視頻拍攝和記錄，同時(shí)供多人安全遠(yuǎn)程觀察。

所述技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，包括：透明安裝箱、安裝在所述透明安裝箱內(nèi)的球隙開(kāi)關(guān)裝置、拍攝單元、驅(qū)動(dòng)單元以及無(wú)線通信單元；

所述透明安裝箱包括透明絕緣筒、設(shè)置所述透明絕緣筒下方的安裝底座以及固定所述安裝底座下方的腳輪；

所述球隙開(kāi)關(guān)裝置包括左、右半球電極，所述右半球電極為觸發(fā)半球電極；所述右半球電極與第一固定連接桿連接，所述左半球電極與第二固定連接桿連接；

所述左半球電極具有左半球面，所述右半球電極具有與所述左半球面相對(duì)設(shè)置的右半球面；

所述右半球電極上設(shè)有觸發(fā)極，所述觸發(fā)極包括觸發(fā)針電極以及套設(shè)在所述觸發(fā)針電極外的瓷管，所述觸發(fā)針電極與所述瓷管的一端均向所述左半球電極延伸且均與所述右半球面齊平，所述觸發(fā)針電極和所述瓷管齊平的端面上具有位于所述觸發(fā)針電極和所述瓷管之間的觸發(fā)間隙，所述觸發(fā)針電極外具有一密閉的氣流通道，空氣通過(guò)所述氣流通道將所述觸發(fā)間隙中形成的電弧吹向主間隙以降低擊穿電壓，從而加深觸發(fā)深度；

所述球隙開(kāi)關(guān)裝置還設(shè)有用于觸發(fā)所述觸發(fā)極放電的觸發(fā)裝置；

所述右半球電極尾板上設(shè)置有用于流通壓縮空氣的接口；

所述第一固定連接桿下方設(shè)置有第一支撐桿，所述第一固定連接桿與所述第一支撐桿垂直連接；所述第二固定連接桿下方設(shè)置有第二支撐桿，所述第二固定連接桿與所述第二支撐桿垂直連接；

所述第一支撐桿下方設(shè)有第一滑塊，所述第一滑塊的一側(cè)設(shè)有同軸連接的用于調(diào)整球隙距離的驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元位于所述透明絕緣筒的外部；所述第二支撐桿下方設(shè)有固定塊，與所述固定塊固定連接有導(dǎo)軌，所述第一滑塊與所述導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；

與所述第一滑塊對(duì)應(yīng)下方的底座上設(shè)置有標(biāo)示球隙距離調(diào)整的標(biāo)尺，所述第一滑塊上設(shè)有指針。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，所述拍攝單元設(shè)于所述透明安裝箱的上部，所述拍攝單元包括攝像頭以及用于固定所述攝像頭的攝像底座。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，所述無(wú)線通信單元設(shè)置在所述拍攝單元的尾部，為藍(lán)牙通信模塊或WIFI無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，一控制單元通過(guò)控制所述驅(qū)動(dòng)單元來(lái)調(diào)整左右半球電極的球隙距離。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，與所述用于流通壓縮空氣的接口連接有壓縮空氣管，所述壓縮空氣管連接有供氣裝置連接，所述供氣裝置用于向所述右半球電極提供壓縮空氣。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，所述觸發(fā)裝置為脈沖變壓器。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，所述觸發(fā)針電極為不銹鋼制件，所述左半球電極和所述右半球電極均為銅電極。

根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，所述指針通過(guò)指向所述標(biāo)尺刻度來(lái)精確指示左右半球電極球隙調(diào)整距離。

實(shí)施本實(shí)用新型提供的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，通過(guò)在球 隙開(kāi)關(guān)裝置上設(shè)置驅(qū)動(dòng)單元，帶動(dòng)右半球電極移動(dòng)，避免了手動(dòng)調(diào)節(jié)帶來(lái)的安全隱患，在透明安裝箱的下部設(shè)置標(biāo)尺，精確指示左右半球電極的球隙調(diào)制距離，便于有效控制左右半球的觸發(fā)電壓，通過(guò)采用左半球電極和右半球電極，在傳統(tǒng)的全球球隙開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上減小了開(kāi)關(guān)體積；通過(guò)將觸發(fā)極安裝在右半球電極內(nèi)，增大了球隙開(kāi)關(guān)的觸發(fā)深度，提高了開(kāi)關(guān)的工作電壓和工作頻率，通過(guò)設(shè)置拍攝單元透過(guò)透明絕緣筒對(duì)球隙開(kāi)關(guān)的主放電間隙周圍空間進(jìn)行了拍攝及并通過(guò)無(wú)線通信單元進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送，可以在左半球電極與右半球電極產(chǎn)生電弧放電時(shí)進(jìn)行視頻拍攝和記錄，同時(shí)供多人安全遠(yuǎn)程觀察。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種左、右半球電極結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

球隙開(kāi)關(guān)性能的好壞直接影響著到輸出脈沖的技術(shù)參數(shù)，尤其是輸出脈沖的上升時(shí)間。球隙開(kāi)關(guān)一般在高壓下工作，運(yùn)行環(huán)境惡劣，觸發(fā)過(guò)程中的擊穿現(xiàn)象和球隙開(kāi)關(guān)電極上的放電物理過(guò)程均十分復(fù)雜，新興的電力電子開(kāi)關(guān)由于其開(kāi)斷速度快，導(dǎo)通壓降小，無(wú)開(kāi)關(guān)噪聲等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，但是由于受到開(kāi)斷電壓和導(dǎo)通電流的限制，無(wú)法應(yīng)用于高電壓、大電流領(lǐng)域，因而在高電壓、大電流領(lǐng)域依然采用傳統(tǒng)的球隙作為整個(gè)試驗(yàn)回路的主電氣開(kāi)關(guān)?？紤]到氣體放電的恢復(fù)特性對(duì)球隙開(kāi)斷能力的影響，現(xiàn)有的絕大多數(shù)球隙開(kāi)關(guān)做成了方便氣體流動(dòng)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是：1、垂直于放電球間隙的側(cè)向空氣流動(dòng)在球隙開(kāi)關(guān)將要擊穿的過(guò)程中會(huì)增大球隙開(kāi)關(guān)的放電分散性，在球隙開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的過(guò) 程中也可能會(huì)改變電弧的形狀，甚至導(dǎo)致異常放電，從而增加放電可控的難度；2、為了防止球隙電極與周圍的物體相互作用，開(kāi)放式球隙開(kāi)關(guān)用于產(chǎn)品中時(shí)需要與周圍元器件保持較大的安全距離，從而影響到產(chǎn)品總體積的大小，降低了產(chǎn)品的便攜性，即可移動(dòng)性；3、觸發(fā)深度(一定球間隙下，自然擊穿電壓值與觸發(fā)擊穿電壓值之比)不夠；4、由于空氣絕緣的恢復(fù)需要一定的時(shí)間，不能快速關(guān)斷；5、球隙開(kāi)關(guān)放電時(shí)球隙多采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，放電電壓不確定，放電突然，可控性安全性差，同時(shí)放電時(shí)間和行程較長(zhǎng)。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，包括：透明安裝箱10、安裝在透明安裝箱10內(nèi)的球隙開(kāi)關(guān)裝置20、拍攝單元30、驅(qū)動(dòng)單元21以及無(wú)線通信單元40。透明安裝箱10包括透明絕緣筒13、設(shè)置透明絕緣筒13下方的安裝底座11以及固定安裝底座11下方的腳輪12。球隙開(kāi)關(guān)裝置20包括左、右半球電極(29a，29)，右半球電極29為觸發(fā)半球電極。

透明安裝箱10上部的透明絕緣筒13，便于遠(yuǎn)處觀察，透明絕緣筒13安裝在透明安裝箱10的底座上，透明絕緣筒13優(yōu)選為尼龍材質(zhì)，也可以采用玻璃等其他具有絕緣性能的透明材質(zhì)。安裝底座11下方有腳輪12，在實(shí)際實(shí)施的過(guò)程中可以根據(jù)需要確定安裝底座11上的腳輪12的數(shù)量和位置，便于放電可控球隙開(kāi)關(guān)移動(dòng)到特定的位置，大大提高了機(jī)動(dòng)性。本申請(qǐng)中放電球采用左、右半球電極(29a，29)，傳統(tǒng)的放電球電極為球形電極，減少了放電球電極的體積。

具體地，右半球電極29與第一固定連接桿296連接，左半球電極29a與第二固定連接桿29a2連接，左半球電極29a具有左半球面29a1，右半球電極29具有與左半球面29a1相對(duì)設(shè)置的右半球面291。

進(jìn)一步地，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種左、右半球電極(29a，29)結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參考圖2，右半球電極29上設(shè)有觸發(fā)極，觸發(fā)極包括觸發(fā)針電極293以及套設(shè)在觸發(fā)針電極293外的瓷管292，觸發(fā)針電極293與瓷管292的一端均向左半球電極29a延伸且均與右半球面291齊平，觸發(fā)針電極 293和瓷管292齊平的端面上具有位于觸發(fā)針電極293和瓷管292之間的觸發(fā)間隙，觸發(fā)針電極293外具有一密閉的氣流通道，壓縮空氣通過(guò)氣流通道將觸發(fā)間隙中形成的電弧吹向主間隙以降低擊穿電壓，從而加深觸發(fā)深度，通過(guò)改進(jìn)觸發(fā)極結(jié)構(gòu)能夠使左右半球間隙的空氣迅速產(chǎn)生畸變的電場(chǎng)，降低觸發(fā)電壓，增加了球隙電極的觸發(fā)深度、提高了工作電壓和頻率。

本實(shí)用新型中的觸發(fā)針電極293優(yōu)選為不銹鋼制件，左半球電極29a和右半球電極材質(zhì)優(yōu)選為銅電極。

球隙開(kāi)關(guān)裝置20還設(shè)有用于觸發(fā)觸發(fā)極放電的觸發(fā)裝置；觸發(fā)裝置優(yōu)選為脈沖變壓器，脈沖變壓器的副邊與右半球電極29的觸發(fā)極連接，脈沖變壓器的原邊輸入低壓，副邊輸出高壓脈沖到觸發(fā)極。

右半球電極29尾板上設(shè)置有用于流通壓縮空氣的接口，與用于流通壓縮空氣的接口連接有壓縮空氣管295，壓縮空氣管295連接有供氣裝置294連接，供氣裝置294用于向右半球電極29提供壓縮空氣。通過(guò)氣流通道中供入壓縮空氣，能夠迅速畸變球隙的空氣電場(chǎng)，降低觸發(fā)時(shí)延，觸發(fā)結(jié)束時(shí)，迅速將觸發(fā)極與右半球球面間的電子出去，使放電可控球隙開(kāi)關(guān)迅速關(guān)斷。

具體地，第一固定連接桿296下方設(shè)置有第一支撐桿27，第一固定連接桿296與第一支撐桿27垂直連接；第二固定連接桿29a2下方設(shè)置有第二支撐桿28，第二固定連接桿29a2與第二支撐桿28垂直連接；第一支撐桿27下方設(shè)有第一滑塊25，第一滑塊25的一側(cè)設(shè)有同軸連接的用于調(diào)整球隙距離的驅(qū)動(dòng)單元21，驅(qū)動(dòng)單元21位于透明絕緣筒13的外部；第二支撐桿28下方設(shè)有固定塊26，與固定塊26固定連接有導(dǎo)軌24，第一滑塊25與導(dǎo)軌24滑動(dòng)連接，與第一滑塊25對(duì)應(yīng)下方的底座上設(shè)置有標(biāo)示球隙距離調(diào)整的標(biāo)尺22，第一滑塊25上設(shè)有指針23。

驅(qū)動(dòng)單元21驅(qū)動(dòng)第一支撐桿27帶動(dòng)右半球電極29移動(dòng)來(lái)調(diào)整左、右半球電極(29a，29)的球隙距離，在透明安裝箱10安裝底座11上對(duì)應(yīng)于第一滑塊25的位置上設(shè)置的標(biāo)尺22以及設(shè)于第一滑塊25上的指針23可以用來(lái)標(biāo)示左，右半球電極29調(diào)整的距離，若設(shè)觸發(fā)電壓為U，球隙間距離為D，則兩者的關(guān)系是：

U＝F(δD)； (1)

其中，δ為球隙間空氣的相對(duì)密度。

由上面的關(guān)系式可以看出，在球隙間空氣的相對(duì)密度和電場(chǎng)一定的情況下，球隙間距離與觸發(fā)電壓呈正相關(guān)關(guān)系，球隙間距離的不確定也會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)電壓的不確定，進(jìn)而會(huì)對(duì)放電可控球隙開(kāi)關(guān)造成更大的損害；在一定情況下，當(dāng)球隙間距離增大時(shí)，也對(duì)球隙中電場(chǎng)分布的影響加大，導(dǎo)致平均擊穿強(qiáng)度減少，擊穿電壓的分散性增大，因此，球隙間距離對(duì)觸發(fā)電壓有著重要的影響，有必要對(duì)球隙間距離進(jìn)行精確的控制。由于作用在可控球隙放電開(kāi)關(guān)上的電壓為脈沖變壓器副邊輸出的幾千伏甚至幾十千伏的脈沖電壓，觸發(fā)的關(guān)開(kāi)對(duì)可控球隙放電開(kāi)關(guān)的損害很大，精確地控制觸發(fā)球隙距離有利于左、右半球電極(29a，29)穩(wěn)定觸發(fā)，降低不穩(wěn)定觸發(fā)對(duì)可控球隙放電開(kāi)關(guān)的損害。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置的控制單元控制驅(qū)動(dòng)單元21以及標(biāo)尺22和指針23，能夠精確地控制左、右半球電極(29a，29)的球隙間距，提高觸發(fā)的穩(wěn)定性，降低了對(duì)放電開(kāi)關(guān)的損害。

進(jìn)一步地，拍攝單元30設(shè)于透明安裝箱10的上部，拍攝單元30包括攝像頭以及用于固定攝像頭的攝像底座31；無(wú)線通信單元40設(shè)置在拍攝單元30的尾部，無(wú)線通信單元40為藍(lán)牙通信模塊或WIFI無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊。拍攝單元30用于對(duì)觸發(fā)過(guò)程中的觸發(fā)參數(shù)進(jìn)行記錄，例如，對(duì)觸發(fā)開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間，左、右半球電極(29a，29)的電弧，無(wú)線通信單元40設(shè)置在所述拍攝單元30的尾部，無(wú)線通信單元40通過(guò)采用藍(lán)牙通信技術(shù)活WiFi技術(shù)將攝像到的觸發(fā)參數(shù)傳輸?shù)狡渌K端上，供工作人員參考和記錄。

實(shí)施本實(shí)用新型提供的一種球隙自動(dòng)可調(diào)的放電可控球隙開(kāi)關(guān)，通過(guò)設(shè)置驅(qū)動(dòng)單元21，驅(qū)動(dòng)右半球電極29移動(dòng)，避免了手動(dòng)調(diào)節(jié)帶來(lái)的安全隱患，在透明安裝箱10的下部設(shè)置標(biāo)尺22，精確指示左、右半球電極(29a，29)的球隙調(diào)制距離，便于有效控制左、右半球(29a，29)的觸發(fā)電壓，通過(guò)采用左半球電極29a和右半球電極29，在傳統(tǒng)的全球球隙開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上減小了開(kāi)關(guān)體積；通過(guò)將觸發(fā)極安裝在右半球電極29內(nèi)，增大了球隙開(kāi)關(guān)的觸發(fā)深度，提高了開(kāi)關(guān)的工作電壓和工作頻率，通過(guò)設(shè)置拍攝單元30透過(guò)透明絕緣筒13 對(duì)球隙開(kāi)關(guān)的主放電間隙周圍空間進(jìn)行了拍攝及并通過(guò)無(wú)線通信單元40進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送，可以在左半球電極29a與右半球電極29產(chǎn)生電弧放電時(shí)進(jìn)行視頻拍攝和記錄，同時(shí)供多人安全遠(yuǎn)程觀察。

雖然以上描述了本實(shí)用新型的各種實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，其目的僅在于舉例說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知悉，在不離開(kāi)本實(shí)用新型的精神和范圍情況下，在形式上和細(xì)節(jié)上還可做各種的改變。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不當(dāng)僅局限于以上描述的實(shí)施例，而應(yīng)該依照權(quán)利要求及其等同來(lái)限定。