专利名称：一种可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及高电压放电及其控制技术领域，特别涉及一种可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，适用于高电压大电流瞬态放电需要。
背景技术：
放电开关在脉冲功率系统中占有特殊的地位，这是因为开关性能的好坏直接影响到输出脉冲的技术参数，尤其是输出脉冲的上升时间。另外，开关往往在高电压、大电流下工作，工作条件十分恶劣，开关过程中的击穿现象和开关电极上的放电物理过程均十分复杂，因此，具有耐受高电压强电流、击穿时延短且分散性小、电感和电阻小、电极烧蚀小等特性并能稳定工作的各种类型放电开关元件的研制，是当前脉冲功率技术中一个倍受重视的 课题。目前，脉冲功率技术中广泛使用的闭合开关主要有以下几种球隙火花开关、闸流管、真空开关、磁开关、反向导通开关、汞引燃管、晶闸管、大功率超高速半导体开关(RSD)等。这些开关各有优缺点，分别适用于不同的场合。球隙火花开关是所有开关中耐受电压最高、电流最大的一种高压开关。目前现有的球隙火花开关放电时多采用手动调节，放电电压不确定，放电突然，可控性和安全性不好，同时放电时间和行程较长。对于自动球隙开关，其结构多采用电子触发式，电路复杂，造价高，故障多，影响系统稳定性。因此，缺乏一种同时满足体积小、高耐压(百kV级)、强耐流(数十kA级)、可控性好、性价比高的一种瞬态自动放电开关来满足研究需要。这种开关在脉冲功率系统中是非常急需的。
发明内容
本发明的目的是提供一种可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，应用于脉冲功率系统的可预调间隙的高电压(120kV)大电流(20kA)瞬态自动放电开关。发明的目的可采用如下技术方案实现
所述的放电开关包括一对左右空心圆铜球、开关底座，其中左球为电动球，右球为手动球，通过控制电动球移动使放电开关在充放电期间形成变球隙开关，在开关底座上设置电动装置、手动装置以及导轨，导轨两端通过定位板固定在开关底座，电动装置位于导轨的左端，电动球通过绝缘左立杆与电动装置相连；手动装置位于导轨的右端，手动球通过绝缘右立杆与手动装置连接。所述的电动装置包括左滑块、电磁铁，电磁铁固定在开关底座上，电动球通过绝缘左立杆固定在左滑块上，左滑块设置在导轨的左端上，左滑块的右端和电磁铁同轴连接，连接轴上套装压缩弹簧。所述的手动装置包括右滑块、调接手柄，手动球通过绝缘右立杆固定在右滑块上，右滑块设置在导轨的右端，右滑块内设置螺纹，调接手柄的一端为丝杠结构，其穿过导轨右端的定位板和右滑块内的螺纹连接。所述的电动球一端设置有高压输入接口，手动球一端设置高压输出接口。所述的开关底座上设置防护罩，在防护罩上设置维护窗。
所述右滑块一侧的开关底座上设置预调球隙标尺，右滑块一侧设置有指针，指针与球距标尺相对。所述的空心圆铜球直径为100mm,厚度为2mm。所述的球隙距离的调节范围为0 70mm，电动球瞬动距离为15mm。本发明研制的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关具有以下特点(1)整体尺寸小，整体密封处理，便于移动和灵活放置，对空间环境要求低；(2)放电间隙可预先调节好，节省放电开关行程，增加放电可靠性和预期性；(3)高耐压，强耐流，导通时间短；(4)可控性好，按动电动按钮即可触发。综上所述，本发明设计合理，性能优良，指标先进，结构紧凑，可用于大功率脉冲发 生装置。
图I为本发明的结构示意图。图2为图I的左视图。图3为图I的俯视图(放大图)。图中I、开关底座，2、调节手柄，3、右滑块，4、左滑块，5、球隙标尺，6、导轨，7、电磁铁，8、右立杆，9、左立杆，10、手动球，11、电动球，12、高压输出接口，13、高压输入接口，14、防护罩，15、维护窗，16、定位板。
具体实施例方式结合附图，说明本发明的具体实施例。如附图I所示所述的放电开关包括一对左右空心圆铜球、开关底I座，其中左球为电动球11，右球为手动球10，电动球11 一端设置有高压输入接口 13，手动球10 —端设置高压输出接口 12，通过控制电动球11移动使放电开关在充放电期间形成变球隙开关，在开关底座I上设置电动装置、手动装置以及导轨6，导轨6两端通过定位板16固定在开关底座1，电动装置位于导轨6的左端。电动装置包括左滑块4、电磁铁7，电磁铁7固定在开关底座I上，电动球11通过高强度绝缘的左立杆9固定在左滑块4上，左滑块4设置在导轨6的左端上，左滑块4的右端和电磁铁7同轴连接，连接轴上套装压缩弹簧。手动装置位于导轨的右端，所述的手动装置包括右滑块3、调接手柄2，手动球10通过高强度绝缘的右立杆8固定在右滑块3上，右滑块3设置在导轨6的右端，右滑块3内设置螺纹，调接手柄2的一端为丝杠结构，其穿过导轨右端的定位板16和右滑块3内的螺纹连接。右滑块一侧的开关底座上设置预调球隙标尺，右滑块一侧设置有指针，指针与球距标尺相对。本实施例的空心圆铜球直径为100mm,厚度为2mm。当电磁铁7不动作时，压缩弹簧给左球11向左的弹力，迫使球保持在初始位置。按下电动按钮(在远程控制柜上)时，电磁铁7得电吸合，由于与电动球11同轴连接在一起，迫使其压缩弹簧向右移动。松开电动按钮时，电磁铁失电，对电动球11的拉力消失，由于移动球11对弹簧的挤压，在弹簧的弹力作用下，迫使电动球11向左移动，回到初始位置。防护罩14采用有机玻璃制成，主要用于安全防护，同时具有隔离灰尘潮气的作用。维护窗15，可拆卸，便于放电球的更换及罩内维护保养。
试验前，首先对不同球隙距离击穿电压进行标定，球隙距离从Imm开始调节，调节步长为1mm，直至击穿电压达到120kV为止，记录下不同的球隙距离对应的击穿电压值。充电时，预调球隙的击穿电压高于设置的充电电压，一般设置球隙间距大于球隙击穿间距约8mm (电动球瞬动距离的一半四舍五入)，充分保证在充电过程中不发生意外击穿放电现象。放电时，通过电动按钮及电磁传动机构使电动球瞬时靠近，减小两球充电时的间隙，使两球的距离小于球隙击穿距离约7mm (或球隙距离为零)，球隙实际击穿电压低于设置的充电电压，达到可靠放电的目的。放电结束，电动球自动复位。本实施例的主要技术指标如下
高压放电开关整体尺寸30cmX70cmX 90cm，耐压值0 120kV，耐流值0 20kA，杂 散电感〈10ii H，放电导通时间〈1 u s，可以一键操作。。本高压开关装置经过RCL电路放电试验、RC电路放电试验等多项试验检验，其耐压强度、耐流强度、导通时间均满足试验要求。通过上述的实施例可以更详细的解释本发明，公开的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于上面的实施例。
权利要求
1.一种可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，包括ー对左右空心圆铜球、开关底座(I)，其特征是左球为电动球(11 )，右球为手动球(10)，通过控制电动球移动使放电开关在充放电期间形成变球隙开关；在开关底座(I)上设置电动装置、手动装置以及导轨(6),导轨(6)两端通过定位板(16)固定在开关底座(I),电动装置位于导轨(6)的左端，电动球(11)通过绝缘的左立杆(9)与电动装置相连；手动装置位于导轨(6)的右端，手动球(10)通过绝缘的右立杆(8)与手动装置连接。
2.根据权利要求I所述的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，其特征是所述的电动装置包括左滑块(4)、电磁铁(7)，电磁铁(7)固定在开关底座(I)上，电动球(11)通过左立杆(9)固定在左滑块(4)上，左滑块(4)设置在导轨(6)的左端上，左滑块(4)的右端和电磁铁(7)同轴连接，连接轴上套装压缩弹簧。
3.根据权利要求I所述的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，其特征是所述的手动装置包括右滑块(3)、调接手柄(2)，手动球(10)通过绝缘右立杆固定在右滑块(3)上，右滑块(3)设置在导轨(6)的右端，右滑块(3)内设置螺纹，调接手柄(2)的一端为丝杠结构，其穿过导轨右端的定位板(16)和右滑块(3)内的螺纹连接。
4.根据权利要求I所述的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，其特征是所述的电动球(11) 一端设置有高压输入接ロ(13)，手动球(10)—端设置高压输出接ロ(12)。
5.根据权利要求I所述的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，其特征是所述的开关底座(I)上设置防护罩(14)，在防护罩(14)上设置维护窗(15)。
6.根据权利要求I所述的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，其特征是所述右滑块(3) —侧的开关底座上设置预调球隙标尺(5)，右滑块(3) —侧设置有指针，指针与球距标尺相对。
7.根据权利要求I所述的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，其特征是所述的空心圆铜球直径为100mm,厚度为2mm。
8.根据权利要求I所述的可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，其特征是所述的球隙距离的调节范围为O 70mm，电动球瞬动距离为15mm。
全文摘要
本发明公开了一种可预调间隙的高电压大电流瞬态自动放电开关，包括一对左右空心圆铜球、开关底座(1)，左球为电动球(11)，右球为手动球(10)，通过控制电动球移动使放电开关在充放电期间形成变球隙开关；在开关底座(1)上设置电动装置、手动装置以及导轨(6)，导轨(6)两端通过定位板(16)固定在开关底座(1)，电动装置位于导轨(6)的左端，电动球(11)通过绝缘的左立杆(9)与电动装置相连；手动装置位于导轨(6)的右端，手动球(10)通过绝缘的右立杆(8)与手动装置连接。本发明设计合理，性能优良，指标先进，结构紧凑，安全可靠，性价比高，适合于脉冲功率系统应用。
文档编号H01T1/00GK102664352SQ20121015846
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者于浩, 何为, 刘锋, 李跃波, 杨杰, 潘征, 贾文选, 闫民华, 黄刘宏 申请人:中国人民解放军总参谋部工程兵科研三所