专利名称:大容量场畸变火花开关的制作方法
大容量场畸变火花开关是一种高压电器，是大脉冲功率技术中，使已充好电的电容器组在微秒量级时间内将能量对负载释放的整个装置中的关键部件。
一般电力系统所用的开关是不能满足这种装置要求的。普通高电压设备所用的球间隙，其性能，如开关放电时延及同步性等也不如本开关性能好(可参阅“高电压试验技术”一书中有关章节，系1982年清华大学出版社出版)。
为制造一种大容量的，能在小于100毫微秒的时间内迅速导通且同步性能好，时延分散性为毫微秒量级、结构简单的开关，並根据多个开关並联运行的要求，本实用新型设计了大容量场畸变火花开关。
开关的外部直径1为200毫米，内腔半径2为140毫米，内腔体高H1为122毫米。其纵剖面图见图1。图中〔1〕为瓷套(或玻璃套)，〔2〕为上主电极，〔3〕为触发极，〔4〕为绝缘筒，〔5〕为下主电极，〔6〕为下绝缘盖，〔7〕为橡胶圈，〔8〕为压环，〔9〕为螺母，〔10〕为放气阀，〔11〕〔12〕为橡胶圈，〔13〕为上绝缘盖，〔14〕为进气嘴，〔15〕为压紧螺母。上下两个主电极，中间的触发极和三个绝缘套筒〔4〕、〔6〕、〔13〕是开关的主要部件，並由触发极把上述主要部件连成一个整体装置。主电极是中空的环状结构，端部为半球形並由铜钨合金材料制成，且主电极沿上有孔。触发极采用铜钨合金和不锈钢压配合加铆接而成，在正对主电极处有四个45°的小孔。
触发前，开关中电极间电场均匀分布。触发时，使电场强烈畸变，局部地方产生很高的电场强度，导致开关迅速导通。开关中电极的形状，尺寸，相互位置等关键参数需经过计算並通过实验才能最后确定。一般主电极间的间隙距离H可小于等于10毫米，触发极相对主电极处于0.4H的位置，触发极尖端曲率半径r可为2～3毫米(见图2)。其性能参数可达工作电压18～60KV峰值电流180KA放电时延小于100ns放电时延分散性±10ns开关工作范围65％大容量场畸变火花开关用于高电压大电流脉冲装置上，如等离子体及核聚变研究、激光技术，粒子加速器，海底探矿设备，击波实验等。使用时，将所要连通电路的两根接线分别与开关主电极相连(如图3所示)，需导通时在火花开关触发极上加一定极性和幅值的触发脉冲〔16〕，即可使主电极间迅速导通。
权利要求
1.一种大容量火花开关，其特征在于由两个主电极，一个触发极和三个绝缘套筒组成，並且触发极将上述部件连成一个整体装置。
2.如权项1所述的开关其特征在于主电极为中空环状结构，端部为半球形並采用耐烧蚀的铜钨合金材料制成，且主电极上沿有孔。
3.如权项2所述的开关，其特征在于触发极采用铜钨合金和不锈钢压配合加铆接而成，正对主电极处有四个45°的小孔。
4.如权项3所述的开关，其特征在于主电极间的间隙距离小于等于10毫米，触发极相对主电极处于0.4H的位置，触发极尖端曲率半径r小于等于1毫米，触发极尖端到主电极半球头中心线的距离D等于2～3毫米。
5.如权项4所述的开关，其特征在于主电极间衬一绝缘瓷套或玻璃套。
专利摘要
大容量场畸变火花开关，属高压电器技术领域：
，是快速脉冲高电压大电流装置的关键部件。它由两个主电极，一个触发极和三个绝缘套筒组成。开关触发前电场均匀分布，触发时局部电场强烈畸变，使之在小于100毫微秒的时间内迅速导通，可流过十几万安培的脉冲电流。但开关的同步性能好，时延分散性不大于20毫微秒。可用于等离子体及核聚变研究、粒子加速器、激光技术，海底探矿设备及冲击大电流等装置。使用时，可多个开关并联。也可一个开关单独使用。
文档编号H01H36/00GK85201717SQ85201717
公开日1986年3月5日 申请日期1985年4月28日
发明者杨津基, 韩旻 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan