以单独加工然后组合使用，检修更换十分方便。外层放电支路接地端13与外箱体顶板4相连，内层放电支路接地端14与内箱体顶板9相连。
[0025]参见图3，外箱体顶板4和内箱体顶板9之间设置有平板状中间高压电极10，外层放电支路高压输出端15和内层放电支路高压输出端16均与中间高压电极10相连。外箱体顶板4、内箱体顶板9和中间高压电极10共同构成了径向三板传输线。中间高压电极10与中心的圆锥状磁绝缘传输线17相连，磁绝缘传输线17的外圆周上均匀开设有多个通孔，每个通孔中均设置有一个汇流电极柱12，汇流电极柱12上包覆有一定厚度的绝缘层，保证其与中间高压电极10之间是电气绝缘的。汇流电极柱12穿过通孔将外箱体顶板4和内箱体顶板9连接，实现外层放电支路和内层放电支路的电流汇聚。径向三板传输线内部通过聚乙烯或聚四氟乙烯等绝缘薄膜材料实现绝缘。在距离轴心一定位置处通过上下两层环形高压绝缘子11对中间高压电极10和外箱体顶板4进行支撑并绝缘。
[0026]参见图4和图5，本发明较佳实施例的单边内层放电支路7由三个放电模块18组成，每个放电模块18均由两个电容器19和一个位于下方的气体火花隙开关20组成。相邻的两个放电模块18间均设置有一个充电隔离电阻或电感21，从而将内层放电支路的所有放电模块连接为一个封闭回路。其中一个气体火花隙开关20的正负电极通过隔离电阻与充电电缆相连，便可以对全部的电容器进行充电。单边内层放电支路7的两端设置有触发电极杆22，通过隔离电阻或电感连接到相应支路气体开关触发电极。外部触发脉冲通过正六边形的六个顶点引入，通过隔离电阻连接到触发电极杆22。两个电容器19通过三个平板状绝缘子23紧固并实现电气隔离，位于下部的螺杆24将放电模块18拉紧为一个整体。本发明较佳实施例的单边外层放电支路6由四个放电模块组成，其他结构与单边内层放电支路7相同。
[0027]外部触发脉冲通过正六边形放电支路的顶点位置引入外箱体I内，再通过四个数百欧姆的隔离电阻连接到内外两层相邻的四个单边放电支路，使触发脉冲尽可能同时到达各放电支路开关；放电支路正负极性高压充电电缆引入位置也位于正六边形顶点位置，由于气体火花隙开关20位于箱体下方，充电电缆引入位置位于触发脉冲电缆下方，高压套管长度大于工作电压下沿面滑闪距离，与触发引入电缆距离大于工作电压下箱体绝缘介质的击穿距尚。外箱体底板5上放置有绝缘板，防止充电电缆引入尚压电极对下底板发生击穿。外层放电支路6和内层放电支路7相邻的电容器充电电压极性相同，靠近金属箱体的电容器充电极性相同。
[0028]本发明较佳实施例的工作方式是:当正六边形内外层的所有放电模块充电到设定电压时，六路前沿约30ns幅值140kV的外部触发脉冲通过触发电缆引入孔3引入外箱体I内部，分别经4根数百欧姆的电阻连接到内外两层相邻的四个触发电极杆22，引起内外层所有气体火花隙开关20同步击穿闭合，使放电模块的两只电容器串联，实现内外层所有支路电流汇聚；汇聚的大电流脉冲经过径向三板传输线向中心传输至圆锥状磁绝缘传输线17后再传输到负载，产生负载需要的前沿70 - 200ns幅值约IMA的脉冲大电流。
[0029]当放电支路电容器分别采用40nF、80nF、100nF，开关采用4间隙串联气体开关，支路几何参数和电气参数与LTD支路相同。根据本发明较佳实施例的结构与尺寸估算回路参数，建立电路模型如图6和图7所示。
[0030]对放电模块的2只电容器分别充电±80kV时，负载为2nH，等效电阻为0.1 Ω，假定42个放电模块的所有开关同步击穿闭合，输出脉冲电流波形如图8所示。模拟结果表明:电容器分别采用40、80、100nF，充电±80kV，连接2nH等效电阻0.1 Ω负载时输出电流前沿(0-1)和幅值分别为 118ns/820kA、150ns/980kA、169ns/1030kA。
【主权项】
1.一种短脉冲高幅值冲击电流发生器，其特征在于:包括同轴设置的外箱体和内箱体；外箱体和内箱体之间围成封闭的空腔，空腔内竖直设置有外层放电支路和内层放电支路；外箱体顶板和内箱体顶板之间设置有平板状中间高压电极； 所述外层放电支路的高压输出端与中间高压电极连接，外层放电支路的接地端与外箱体顶板连接；所述内层放电支路的高压输出端与中间高压电极连接，内层放电支路的接地端与内箱体顶板连接； 所述外箱体顶板、内箱体顶板和中间高压电极构成径向三板传输线；所述中间高压电极与圆锥状磁绝缘传输线连接；所述磁绝缘传输线的外圆周上均匀开设有多个通孔，每个通孔中均设置有一个与磁绝缘传输线电气绝缘的汇流电极柱；所述汇流电极柱将外箱体顶板和内箱体顶板连接，实现外层放电支路和内层放电支路的电流汇聚。2.根据权利要求1所述的短脉冲高幅值冲击电流发生器，其特征在于:所述外层放电支路和内层放电支路均呈正N边形设置；每边外层放电支路和内层放电之路均由多个放电模块组成；所述放电模块包括两个相互电气隔离的电容器和一个位于电容器下方的气体火花隙开关；相邻的两个放电模块间设置有充电隔离电阻或电感；正N边形的顶点处设置有触发电缆，与外部触发电源相连；其中一个气体火花隙开关的正负电极通过隔尚电阻与充电电缆相连。3.根据权利要求2所述的短脉冲高幅值冲击电流发生器，其特征在于:所述放电模块还包括三个平板状绝缘子，所述电容器位于三个平板状绝缘子之间，实现与相邻电容器的电气隔呙。4.根据权利要求1或2或3所述的短脉冲高幅值冲击电流发生器，其特征在于:所述三板传输线通过薄膜绝缘材料或液体绝缘介质实现绝缘，所述三板传输线靠近中心处通过高压绝缘子支撑。5.根据权利要求4所述的短脉冲高幅值冲击电流发生器，其特征在于:所述三板传输线通过聚乙烯或聚四氟乙烯等绝缘薄膜实现绝缘。6.根据权利要求5所述的短脉冲高幅值冲击电流发生器，其特征在于:外箱体底板上放置有绝缘板。
【专利摘要】本发明涉及一种短脉冲高幅值冲击电流发生器，其结构包括同轴设置的外箱体和内箱体；外箱体和内箱体之间围成封闭的空腔，空腔内竖直设置有外层放电支路和内层放电支路；外箱体顶板和内箱体顶板之间设置有平板状中间高压电极；外箱体顶板、内箱体顶板和中间高压电极构成径向三板传输线。本发明提供的短脉冲高幅值大电流产生装置解决了传统电流产生装置占地面积大、造价昂贵的技术问题。本发明采用内外两层竖直放置的放电支路，显著降低了整个装置的外部直径，减小了占地面积；不使用磁芯，去掉了LTD装置中的磁芯复位等复杂机构，显著降低了造价。
【IPC分类】G05F1/46
【公开号】CN105204561
【申请号】CN201510599828
【发明人】孙凤举, 邱爱慈, 王志国, 姜晓峰, 梁天学, 李兴文, 吴坚
【申请人】西北核技术研究所, 西安交通大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月18日