一種可控進氣的大電流高壓觸發開關制造技術

本發明專利技術公開了一種可控進氣的大電流高壓觸發開關，屬于脈沖功率技術領域。該開關包括陰極、陽極、觸發極、可調間距的陰極連接桿、可調間距的陽極連接桿、觸發極絕緣套、金屬外殼、上封蓋、下封蓋、觸發極中心進氣口、端面通氣口和側面通氣口。陰極和陽極呈同軸對稱安裝，可以通過在連接桿處加入不同厚度的墊片調節兩電極之間的距離；觸發極位于陽極中心，端部與陽極表面相平。開關工作時采用向主電極放電空間同軸進氣和外殼側壁開口向放電空間側向進氣的氣流控制方式，實現工作參數包括最高工作電壓50KV，最大峰值電流250KA，重復觸發時間間隔60s。本發明專利技術開關具有結構簡單、性能穩定和適用性強等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于脈沖功率
，涉及到一種可控進氣的大電流高壓觸發開關。
技術介紹
所謂脈沖功率技術，是指在較長時間內以較小的功率把能量輸入到較大體積的儲能設備中，然后在極短的時間(n s至m s級)向小體積負載釋放，形成超高脈沖功率輸出，即通過時間、空間壓縮與轉換，實現輸出功率對輸入功率的放大。脈沖功率技術作為ー門新近發展起來的電物理技木，涉及許多高新
，主要有核物理技術、電子束、加速器、激光、放電理論、石油勘探、等離子體技術、電子対抗、電磁炮、電磁炸彈、生物與生物醫學工程等，是ー項具有基礎性、交叉性、廣泛應用性的高新技木。脈沖功率技術目前已成為各國研究的熱點領域，具有廣泛的應用前景。開關元件在脈沖功率系統中占有特殊的地位，這是因為脈沖功率技術的實質是實現能量在時間上的壓縮，也就是要求脈沖功率驅動源能輸出快前沿、高電壓、大電流脈沖，而開關元件的參數和特性對輸出脈沖的上升時間、幅值等有最直接、最敏感的影響，甚至是脈沖功率系統成敗的關鍵。目前脈沖功率領域廣泛使用的重復頻率閉合開關主要有以下幾種:氣體開關、真空開關(TVS)、半導體開關(RSD)、磁開關等，其中氣體開關最高工作電壓10MV，最大峰值電流IO3KA,重復工作頻率低于IKHZ ;真空開關最高工作電壓40KV，最大峰值電流200KA，重復工作頻率0.02HZ ;半導體開關最高工作電壓25KV，最大峰值電流小于250KA，重復工作頻率IOHZ ;磁開關最高工作電壓300KV，最大峰值電流數10KA，重復工作頻率數10KHZ。由此可見，半導體開關工作電壓較低，真空開關工作電壓和重復工作頻率較低，磁開關的成本非常高。因此從各方面綜合考慮，氣體火花開關是最佳選擇，具有導通時間短、通流能力大、工作電壓范圍寬、結構簡單、成本低廉等優點。氣體火花開關可分為兩電極、三電極和多電極等結構設計。兩電極開關一般需要外部觸發源來激發導通，控制環節相對復雜，而帶觸發極的三電極開關可實現精確受控觸發，觸發電壓相對較低。此外，在電極結構中可加入吹氣系統，減少電流沖擊弓I起的局部燒蝕，加速電極空間的絕緣恢復過程，有利于提高開關工作的穩定性。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種可控進氣的大電流高壓觸發開關，可以采用向主電極放電空間同軸進氣和殼體側壁開ロ向放電空間側向進氣的氣流控制方式，實現エ作參數包括最高工作電壓50 KV，最大峰值電流250 KA，重復觸發時間間隔60 S。為了達到上述目的，本專利技術采取的具體技術方案是:該開關包括陰極、陽極、觸發極、可調間距的陰極連接桿、可調間距的陽極連接桿、觸發極絕緣套、金屬外殼、上封蓋、下封蓋、端面通氣口和側面通氣ロ。陰極和陽極可采用常用電極材料，包括不銹鋼、紫銅或石墨纖維材料等，為半球狀，呈同軸對稱安裝；陽極中心開孔，以便插入觸發極；在連接桿處有墊片，通過墊片可以調節兩電極之間的距離。 觸發極采用黃銅、紫銅等常用電極材料，固定于陽極中心位置，端部與陽極表面相平；觸發極選用薄壁管，上封蓋和下封蓋分別開端面通氣口，氣流控制方式是向放電空間同軸進氣。 金屬外殼選用不銹鋼材料，起支撐和散熱作用；金屬外殼對稱開側面通氣口，氣流控制方式是向放電空間側向進氣。上封蓋和下封蓋選用加厚有機玻璃板，便于觀察開關工作過程。開關工作時通入工作氣體，包括氮氣、氬氣或壓縮干燥空氣。本專利技術的有益效果:(I)開關的主電極選用長尺寸和大口徑螺紋結構，保證導電桿與電極間的良好電氣連接，可避免過度的接觸燒蝕，同時為主電極表面修復和重復使用預留空間。(2)開關選用大尺寸厚壁金屬外殼,有利于工作過程中產生熱量的快速導出，也便于內壁清理和重復使用。(3)開關工作時可以采用多種吹氣方式，促進電極導通時等離子體弧的空間擴展，減少局部過度燒蝕，避免開關的連擊和自觸發。(4)本專利技術開關具有通流能力大、結構簡單、性能穩定、適用性強等優點。附圖說明附圖是本專利技術的一種可控進氣的大電流高壓觸發開關結構示意圖。圖中:1陰極；2陽極；3觸發極；4上封蓋；5觸發極絕緣套；6觸發極中心進氣口 ；7可調間距的陽極連接桿；8端面通氣口 ；9金屬外殼；10可調間距的陰極連接桿；11下封蓋；12側面通氣口。具體實施例方式下面結合附圖說明本專利技術的具體實施例。如圖所示，本專利技術制作的一種可控進氣的大電流高壓觸發開關，主要包括陰極1、陽極2、觸發極3、可調間距的陰極連接桿10、可調間距的陽極連接桿7、觸發極絕緣套5、金屬外殼9、上封蓋4、下封蓋11、觸發極中心進氣口 6、端面通氣口 8和側面通氣口 12等。金屬外殼9由不銹鋼材料制成，圓柱形Φ205ι πι,壁厚IOmm,高230mm ;上封蓋4和下封蓋11由有機玻璃板制成，厚IOmm ;觸發極由壁厚1.5mm,直徑Φ 6mm黃銅管制成；陰極和陽極均采用石墨材料，圓柱形Φ50mm,高80mm,頭上邊緣倒R5mm圓角，其中陽極中心加工Φ9ι πι的通孔，以便插入觸發極；連接桿由黃銅材料制成。陰極I通過陰極連接桿10與下封蓋11固定；陽極2通過陽極連接桿7與上封蓋4固定；觸發極3通過觸發極絕緣套5與陽極連接桿7固定；上封蓋4、下封蓋11分別固定在金屬外殼9的兩端，并且保證陰極I和陽極2呈同軸對稱安裝，兩電極之間的距離可以通過分別在兩個連接桿處加入不同厚度的墊片進行調節，可調最大范圍20_。在通氣口處分別連接氣體管道。本實施例所述開關，實現工作參數包括最高工作電壓50 KV，最大峰值電流250KA，重復觸發時間間隔60 S。該開關的工作原理為:從觸發極中心進氣ロ 6或側面通氣ロ 12向開關內部充入エ作氣體；通過充電裝置產生高壓并施加在陰極I和陽極2之間；在觸發極3上施加脈沖觸發電壓，陰極I表面形成電場擊穿發射電子，所產生電子在主電極間隙的電場作用下向陽極2移動，形成電子雪崩過程，主電極間隙的電子和離子數量隨電子雪崩的發展按指數規律急劇增長；主電極間隙中的電場發生畸變，形成正電荷多于負電荷的流注通道；流注通道不斷向陽極2延伸，當流注連通兩極時，導致主電極間隙的完全擊穿。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可控進氣的大電流高壓觸發開關，包括陰極（1）、陽極（2）、觸發極（3）、可調間距的陰極連接桿（10）、可調間距的陽極連接桿（7）、觸發極絕緣套（5）、金屬外殼（9）、上封蓋（4）、下封蓋（11）、觸發極中心進氣口（6）、端面通氣口（8）和側面通氣口（12）；其特征在于：陰極和陽極為半球狀，呈同軸對稱安裝；連接桿處有墊片，通過墊片調節兩電極之間的距離；觸發極位于陽極中心，端部與陽極表面相平；上、下封蓋選用有機玻璃板；開關工作時通入工作氣體。

【技術特征摘要】
1.一種可控進氣的大電流高壓觸發開關，包括陰極(I)、陽極(2)、觸發極(3)、可調間距的陰極連接桿(10)、可調間距的陽極連接桿(7)、觸發極絕緣套(5)、金屬外殼(9)、上封蓋(4)、下封蓋(11)、觸發極中心進氣口(6)、端面通氣口(8)和側面通氣口(12);其特征在于:陰極和陽極為半球狀，呈同軸對稱安裝；連接桿處有墊片，通過墊片調節兩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝勝智，彭艷芳，李向南，楊文吉，孫曉宇，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：