專利名稱:大容量場(chǎng)畸變火花開關(guān)的制作方法
大容量場(chǎng)畸變火花開關(guān)是一種高壓電器，是大脈沖功率技術(shù)中，使已充好電的電容器組在微秒量級(jí)時(shí)間內(nèi)將能量對(duì)負(fù)載釋放的整個(gè)裝置中的關(guān)鍵部件。
一般電力系統(tǒng)所用的開關(guān)是不能滿足這種裝置要求的。普通高電壓設(shè)備所用的球間隙，其性能，如開關(guān)放電時(shí)延及同步性等也不如本開關(guān)性能好(可參閱“高電壓試驗(yàn)技術(shù)”一書中有關(guān)章節(jié)，系1982年清華大學(xué)出版社出版)。
為制造一種大容量的，能在小于100毫微秒的時(shí)間內(nèi)迅速導(dǎo)通且同步性能好，時(shí)延分散性為毫微秒量級(jí)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的開關(guān)，並根據(jù)多個(gè)開關(guān)並聯(lián)運(yùn)行的要求，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了大容量場(chǎng)畸變火花開關(guān)。
開關(guān)的外部直徑1為200毫米，內(nèi)腔半徑2為140毫米，內(nèi)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(fā)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(huán)，〔9〕為螺母，〔10〕為放氣閥，〔11〕〔12〕為橡膠圈，〔13〕為上絕緣蓋，〔14〕為進(jìn)氣嘴，〔15〕為壓緊螺母。上下兩個(gè)主電極，中間的觸發(fā)極和三個(gè)絕緣套筒〔4〕、〔6〕、〔13〕是開關(guān)的主要部件，並由觸發(fā)極把上述主要部件連成一個(gè)整體裝置。主電極是中空的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，端部為半球形並由銅鎢合金材料制成，且主電極沿上有孔。觸發(fā)極采用銅鎢合金和不銹鋼壓配合加鉚接而成，在正對(duì)主電極處有四個(gè)45°的小孔。
觸發(fā)前，開關(guān)中電極間電場(chǎng)均勻分布。觸發(fā)時(shí)，使電場(chǎng)強(qiáng)烈畸變，局部地方產(chǎn)生很高的電場(chǎng)強(qiáng)度，導(dǎo)致開關(guān)迅速導(dǎo)通。開關(guān)中電極的形狀，尺寸，相互位置等關(guān)鍵參數(shù)需經(jīng)過(guò)計(jì)算並通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能最后確定。一般主電極間的間隙距離H可小于等于10毫米，觸發(fā)極相對(duì)主電極處于0.4H的位置，觸發(fā)極尖端曲率半徑r可為2～3毫米(見圖2)。其性能參數(shù)可達(dá)工作電壓18～60KV峰值電流180KA放電時(shí)延小于100ns放電時(shí)延分散性±10ns開關(guān)工作范圍65％大容量場(chǎng)畸變火花開關(guān)用于高電壓大電流脈沖裝置上，如等離子體及核聚變研究、激光技術(shù)，粒子加速器，海底探礦設(shè)備，擊波實(shí)驗(yàn)等。使用時(shí)，將所要連通電路的兩根接線分別與開關(guān)主電極相連(如圖3所示)，需導(dǎo)通時(shí)在火花開關(guān)觸發(fā)極上加一定極性和幅值的觸發(fā)脈沖〔16〕，即可使主電極間迅速導(dǎo)通。
權(quán)利要求
1.一種大容量火花開關(guān)，其特征在于由兩個(gè)主電極，一個(gè)觸發(fā)極和三個(gè)絕緣套筒組成，並且觸發(fā)極將上述部件連成一個(gè)整體裝置。
2.如權(quán)項(xiàng)1所述的開關(guān)其特征在于主電極為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，端部為半球形並采用耐燒蝕的銅鎢合金材料制成，且主電極上沿有孔。
3.如權(quán)項(xiàng)2所述的開關(guān)，其特征在于觸發(fā)極采用銅鎢合金和不銹鋼壓配合加鉚接而成，正對(duì)主電極處有四個(gè)45°的小孔。
4.如權(quán)項(xiàng)3所述的開關(guān)，其特征在于主電極間的間隙距離小于等于10毫米，觸發(fā)極相對(duì)主電極處于0.4H的位置，觸發(fā)極尖端曲率半徑r小于等于1毫米，觸發(fā)極尖端到主電極半球頭中心線的距離D等于2～3毫米。
5.如權(quán)項(xiàng)4所述的開關(guān)，其特征在于主電極間襯一絕緣瓷套或玻璃套。
專利摘要
大容量場(chǎng)畸變火花開關(guān)，屬高壓電器技術(shù)領(lǐng)域：
，是快速脈沖高電壓大電流裝置的關(guān)鍵部件。它由兩個(gè)主電極，一個(gè)觸發(fā)極和三個(gè)絕緣套筒組成。開關(guān)觸發(fā)前電場(chǎng)均勻分布，觸發(fā)時(shí)局部電場(chǎng)強(qiáng)烈畸變，使之在小于100毫微秒的時(shí)間內(nèi)迅速導(dǎo)通，可流過(guò)十幾萬(wàn)安培的脈沖電流。但開關(guān)的同步性能好，時(shí)延分散性不大于20毫微秒?？捎糜诘入x子體及核聚變研究、粒子加速器、激光技術(shù)，海底探礦設(shè)備及沖擊大電流等裝置。使用時(shí)，可多個(gè)開關(guān)并聯(lián)。也可一個(gè)開關(guān)單獨(dú)使用。
文檔編號(hào)H01H36/00GK85201717SQ85201717
公開日1986年3月5日 申請(qǐng)日期1985年4月28日
發(fā)明者楊津基, 韓旻 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan