專利名稱：一種可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電壓放電及其控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，適用于高電壓大電流瞬態(tài)放電需要。
背景技術(shù)：
放電開關(guān)在脈沖功率系統(tǒng)中占有特殊的地位，這是因?yàn)殚_關(guān)性能的好壞直接影響到輸出脈沖的技術(shù)參數(shù)，尤其是輸出脈沖的上升時(shí)間。另外，開關(guān)往往在高電壓、大電流下工作，工作條件十分惡劣，開關(guān)過(guò)程中的擊穿現(xiàn)象和開關(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)定工作的各種類型放電開關(guān)元件的研制，是當(dāng)前脈沖功率技術(shù)中一個(gè)倍受重視的 課題。目前，脈沖功率技術(shù)中廣泛使用的閉合開關(guān)主要有以下幾種球隙火花開關(guān)、閘流管、真空開關(guān)、磁開關(guān)、反向?qū)ㄩ_關(guān)、汞引燃管、晶閘管、大功率超高速半導(dǎo)體開關(guān)(RSD)等。這些開關(guān)各有優(yōu)缺點(diǎn)，分別適用于不同的場(chǎng)合。球隙火花開關(guān)是所有開關(guān)中耐受電壓最高、電流最大的一種高壓開關(guān)。目前現(xiàn)有的球隙火花開關(guān)放電時(shí)多采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，放電電壓不確定，放電突然，可控性和安全性不好，同時(shí)放電時(shí)間和行程較長(zhǎng)。對(duì)于自動(dòng)球隙開關(guān)，其結(jié)構(gòu)多采用電子觸發(fā)式，電路復(fù)雜，造價(jià)高，故障多，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，缺乏一種同時(shí)滿足體積小、高耐壓(百kV級(jí))、強(qiáng)耐流(數(shù)十kA級(jí))、可控性好、性價(jià)比高的一種瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)來(lái)滿足研究需要。這種開關(guān)在脈沖功率系統(tǒng)中是非常急需的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，應(yīng)用于脈沖功率系統(tǒng)的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓(120kV)大電流(20kA)瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)。發(fā)明的目的可采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
所述的放電開關(guān)包括一對(duì)左右空心圓銅球、開關(guān)底座，其中左球?yàn)殡妱?dòng)球，右球?yàn)槭謩?dòng)球，通過(guò)控制電動(dòng)球移動(dòng)使放電開關(guān)在充放電期間形成變球隙開關(guān)，在開關(guān)底座上設(shè)置電動(dòng)裝置、手動(dòng)裝置以及導(dǎo)軌，導(dǎo)軌兩端通過(guò)定位板固定在開關(guān)底座，電動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌的左端，電動(dòng)球通過(guò)絕緣左立桿與電動(dòng)裝置相連；手動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌的右端，手動(dòng)球通過(guò)絕緣右立桿與手動(dòng)裝置連接。所述的電動(dòng)裝置包括左滑塊、電磁鐵，電磁鐵固定在開關(guān)底座上，電動(dòng)球通過(guò)絕緣左立桿固定在左滑塊上，左滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌的左端上，左滑塊的右端和電磁鐵同軸連接，連接軸上套裝壓縮彈簧。所述的手動(dòng)裝置包括右滑塊、調(diào)接手柄，手動(dòng)球通過(guò)絕緣右立桿固定在右滑塊上，右滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌的右端，右滑塊內(nèi)設(shè)置螺紋，調(diào)接手柄的一端為絲杠結(jié)構(gòu)，其穿過(guò)導(dǎo)軌右端的定位板和右滑塊內(nèi)的螺紋連接。所述的電動(dòng)球一端設(shè)置有高壓輸入接口，手動(dòng)球一端設(shè)置高壓輸出接口。所述的開關(guān)底座上設(shè)置防護(hù)罩，在防護(hù)罩上設(shè)置維護(hù)窗。
所述右滑塊一側(cè)的開關(guān)底座上設(shè)置預(yù)調(diào)球隙標(biāo)尺，右滑塊一側(cè)設(shè)置有指針，指針與球距標(biāo)尺相對(duì)。所述的空心圓銅球直徑為100mm,厚度為2mm。所述的球隙距離的調(diào)節(jié)范圍為0 70mm，電動(dòng)球瞬動(dòng)距離為15mm。本發(fā)明研制的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)具有以下特點(diǎn)(1)整體尺寸小，整體密封處理，便于移動(dòng)和靈活放置，對(duì)空間環(huán)境要求低；(2)放電間隙可預(yù)先調(diào)節(jié)好，節(jié)省放電開關(guān)行程，增加放電可靠性和預(yù)期性；(3)高耐壓，強(qiáng)耐流，導(dǎo)通時(shí)間短；(4)可控性好，按動(dòng)電動(dòng)按鈕即可觸發(fā)。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，指標(biāo)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，可用于大功率脈沖發(fā) 生裝置。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的左視圖。圖3為圖I的俯視圖(放大圖)。圖中I、開關(guān)底座，2、調(diào)節(jié)手柄，3、右滑塊，4、左滑塊，5、球隙標(biāo)尺，6、導(dǎo)軌，7、電磁鐵，8、右立桿，9、左立桿，10、手動(dòng)球，11、電動(dòng)球，12、高壓輸出接口，13、高壓輸入接口，14、防護(hù)罩，15、維護(hù)窗，16、定位板。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。如附圖I所示所述的放電開關(guān)包括一對(duì)左右空心圓銅球、開關(guān)底I座，其中左球?yàn)殡妱?dòng)球11，右球?yàn)槭謩?dòng)球10，電動(dòng)球11 一端設(shè)置有高壓輸入接口 13，手動(dòng)球10 —端設(shè)置高壓輸出接口 12，通過(guò)控制電動(dòng)球11移動(dòng)使放電開關(guān)在充放電期間形成變球隙開關(guān)，在開關(guān)底座I上設(shè)置電動(dòng)裝置、手動(dòng)裝置以及導(dǎo)軌6，導(dǎo)軌6兩端通過(guò)定位板16固定在開關(guān)底座1，電動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌6的左端。電動(dòng)裝置包括左滑塊4、電磁鐵7，電磁鐵7固定在開關(guān)底座I上，電動(dòng)球11通過(guò)高強(qiáng)度絕緣的左立桿9固定在左滑塊4上，左滑塊4設(shè)置在導(dǎo)軌6的左端上，左滑塊4的右端和電磁鐵7同軸連接，連接軸上套裝壓縮彈簧。手動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌的右端，所述的手動(dòng)裝置包括右滑塊3、調(diào)接手柄2，手動(dòng)球10通過(guò)高強(qiáng)度絕緣的右立桿8固定在右滑塊3上，右滑塊3設(shè)置在導(dǎo)軌6的右端，右滑塊3內(nèi)設(shè)置螺紋，調(diào)接手柄2的一端為絲杠結(jié)構(gòu)，其穿過(guò)導(dǎo)軌右端的定位板16和右滑塊3內(nèi)的螺紋連接。右滑塊一側(cè)的開關(guān)底座上設(shè)置預(yù)調(diào)球隙標(biāo)尺，右滑塊一側(cè)設(shè)置有指針，指針與球距標(biāo)尺相對(duì)。本實(shí)施例的空心圓銅球直徑為100mm,厚度為2mm。當(dāng)電磁鐵7不動(dòng)作時(shí)，壓縮彈簧給左球11向左的彈力，迫使球保持在初始位置。按下電動(dòng)按鈕(在遠(yuǎn)程控制柜上)時(shí)，電磁鐵7得電吸合，由于與電動(dòng)球11同軸連接在一起，迫使其壓縮彈簧向右移動(dòng)。松開電動(dòng)按鈕時(shí)，電磁鐵失電，對(duì)電動(dòng)球11的拉力消失，由于移動(dòng)球11對(duì)彈簧的擠壓，在彈簧的彈力作用下，迫使電動(dòng)球11向左移動(dòng)，回到初始位置。防護(hù)罩14采用有機(jī)玻璃制成，主要用于安全防護(hù)，同時(shí)具有隔離灰塵潮氣的作用。維護(hù)窗15，可拆卸，便于放電球的更換及罩內(nèi)維護(hù)保養(yǎng)。
試驗(yàn)前，首先對(duì)不同球隙距離擊穿電壓進(jìn)行標(biāo)定，球隙距離從Imm開始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)步長(zhǎng)為1mm，直至擊穿電壓達(dá)到120kV為止，記錄下不同的球隙距離對(duì)應(yīng)的擊穿電壓值。充電時(shí)，預(yù)調(diào)球隙的擊穿電壓高于設(shè)置的充電電壓，一般設(shè)置球隙間距大于球隙擊穿間距約8mm (電動(dòng)球瞬動(dòng)距離的一半四舍五入)，充分保證在充電過(guò)程中不發(fā)生意外擊穿放電現(xiàn)象。放電時(shí)，通過(guò)電動(dòng)按鈕及電磁傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使電動(dòng)球瞬時(shí)靠近，減小兩球充電時(shí)的間隙，使兩球的距離小于球隙擊穿距離約7mm (或球隙距離為零)，球隙實(shí)際擊穿電壓低于設(shè)置的充電電壓，達(dá)到可靠放電的目的。放電結(jié)束，電動(dòng)球自動(dòng)復(fù)位。本實(shí)施例的主要技術(shù)指標(biāo)如下
高壓放電開關(guān)整體尺寸30cmX70cmX 90cm，耐壓值0 120kV，耐流值0 20kA，雜 散電感〈10ii H，放電導(dǎo)通時(shí)間〈1 u s，可以一鍵操作。。本高壓開關(guān)裝置經(jīng)過(guò)RCL電路放電試驗(yàn)、RC電路放電試驗(yàn)等多項(xiàng)試驗(yàn)檢驗(yàn)，其耐壓強(qiáng)度、耐流強(qiáng)度、導(dǎo)通時(shí)間均滿足試驗(yàn)要求。通過(guò)上述的實(shí)施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進(jìn)，本發(fā)明并不局限于上面的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，包括ー對(duì)左右空心圓銅球、開關(guān)底座(I)，其特征是左球?yàn)殡妱?dòng)球(11 )，右球?yàn)槭謩?dòng)球(10)，通過(guò)控制電動(dòng)球移動(dòng)使放電開關(guān)在充放電期間形成變球隙開關(guān)；在開關(guān)底座(I)上設(shè)置電動(dòng)裝置、手動(dòng)裝置以及導(dǎo)軌(6),導(dǎo)軌(6)兩端通過(guò)定位板(16)固定在開關(guān)底座(I),電動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌(6)的左端，電動(dòng)球(11)通過(guò)絕緣的左立桿(9)與電動(dòng)裝置相連；手動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌(6)的右端，手動(dòng)球(10)通過(guò)絕緣的右立桿(8)與手動(dòng)裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，其特征是所述的電動(dòng)裝置包括左滑塊(4)、電磁鐵(7)，電磁鐵(7)固定在開關(guān)底座(I)上，電動(dòng)球(11)通過(guò)左立桿(9)固定在左滑塊(4)上，左滑塊(4)設(shè)置在導(dǎo)軌(6)的左端上，左滑塊(4)的右端和電磁鐵(7)同軸連接，連接軸上套裝壓縮彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，其特征是所述的手動(dòng)裝置包括右滑塊(3)、調(diào)接手柄(2)，手動(dòng)球(10)通過(guò)絕緣右立桿固定在右滑塊(3)上，右滑塊(3)設(shè)置在導(dǎo)軌(6)的右端，右滑塊(3)內(nèi)設(shè)置螺紋，調(diào)接手柄(2)的一端為絲杠結(jié)構(gòu)，其穿過(guò)導(dǎo)軌右端的定位板(16)和右滑塊(3)內(nèi)的螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，其特征是所述的電動(dòng)球(11) 一端設(shè)置有高壓輸入接ロ(13)，手動(dòng)球(10)—端設(shè)置高壓輸出接ロ(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，其特征是所述的開關(guān)底座(I)上設(shè)置防護(hù)罩(14)，在防護(hù)罩(14)上設(shè)置維護(hù)窗(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，其特征是所述右滑塊(3) —側(cè)的開關(guān)底座上設(shè)置預(yù)調(diào)球隙標(biāo)尺(5)，右滑塊(3) —側(cè)設(shè)置有指針，指針與球距標(biāo)尺相對(duì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，其特征是所述的空心圓銅球直徑為100mm,厚度為2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，其特征是所述的球隙距離的調(diào)節(jié)范圍為O 70mm，電動(dòng)球瞬動(dòng)距離為15mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可預(yù)調(diào)間隙的高電壓大電流瞬態(tài)自動(dòng)放電開關(guān)，包括一對(duì)左右空心圓銅球、開關(guān)底座(1)，左球?yàn)殡妱?dòng)球(11)，右球?yàn)槭謩?dòng)球(10)，通過(guò)控制電動(dòng)球移動(dòng)使放電開關(guān)在充放電期間形成變球隙開關(guān)；在開關(guān)底座(1)上設(shè)置電動(dòng)裝置、手動(dòng)裝置以及導(dǎo)軌(6)，導(dǎo)軌(6)兩端通過(guò)定位板(16)固定在開關(guān)底座(1)，電動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌(6)的左端，電動(dòng)球(11)通過(guò)絕緣的左立桿(9)與電動(dòng)裝置相連；手動(dòng)裝置位于導(dǎo)軌(6)的右端，手動(dòng)球(10)通過(guò)絕緣的右立桿(8)與手動(dòng)裝置連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，指標(biāo)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，性價(jià)比高，適合于脈沖功率系統(tǒng)應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01T1/00GK102664352SQ20121015846
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者于浩, 何為, 劉鋒, 李躍波, 楊杰, 潘征, 賈文選, 閆民華, 黃劉宏 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總參謀部工程兵科研三所