一種矩形腔體的火花開關的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種矩形腔體的火花開關，所述開關包括開關腔體、高壓電極部件、地電極部件；所述開關腔體為矩形，開關腔體內四周為金屬壁，高壓電極部件和地電極部件分別設置在開關腔體上下兩側的有機玻璃底板上，且高壓電極部件的高壓電極與地電極部件的地電極相鄰對立設置；它使得基于陶瓷電容PFN的脈沖功率裝置更為緊湊，且不必降低功率水平采用贗火花開關；適用于用其它方式搭建的具有矩形截面的脈沖功率裝置，達到小型化目的；開關的可擴展性強。
【專利說明】一種矩形腔體的火花開關
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于高壓氣體開關【技術領域】，具體涉及一種開關腔體為矩形的氣體火花隙開關，適用于脈沖功率裝置。
【背景技術】
[0002]開關是脈沖功率裝置中重要的部件，決定著輸出波形的質量。高壓氣體開關是脈沖功率裝置最常用的開關，它工作范圍寬，使用成本低，便于維護。在常規的開關設計中，為了與同軸形成線匹配，對開關腔體通常設計為圓筒狀，與電極呈同軸結構，這樣做一方面便于加工，另一方面因為它的軸對稱形狀，電場分布比較簡單，絕緣設計容易實現。
[0003]現在脈沖功率裝置向著小型化、結構緊湊的方向發展，要達到這一目的，需要對包括開關在內的脈沖功率裝置的各部分進行整體優化設計。在脈沖整形裝置上，通常使用水介質或油介質的脈沖形成線，體積龐大，整體呈圓柱形。陶瓷介質具有較高的儲能密度，遠大于水和油，因而被越來越多地使用，通常的做法是使用陶瓷介質電容器搭建脈沖形成網絡(PFN)。PFN不再具有圓柱形的外觀，而往往是長方體，截面為矩形。這時，傳統的同軸結構的兩電極開關在與PFN的連接方面的問題暴露出來，一方面二者無法實現緊湊連接，連接處存在大量的空間浪費，非常不利于小型化，另一方面PFN不再具有常規的芯-筒結構，常規的開關為了與PFN電連接，自身的設計上存在著結構問題，同樣會浪費一定的空間。
[0004]使用贗火花開關可以達到小型化的目的，但局限性很大，因為贗火花開關的工作電壓水平低，一般小于50kV。無疑，多數情況下顯然是不適合采用這種開關的，因為無法達到較大的功率，即便采用電壓疊加的方式，也存在故障率增高、成本增加、檢修維護復雜等大量的問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是為了避免開關與形成線連接的空間浪費，實現脈沖功率裝置的緊湊化，提供了一種帶有矩形腔體的、可以與形成線緊湊連接的高壓氣體開關，至少可以穩定工作在150kV的水平上。
[0006]本實用新型采用的技術方案:一種矩形腔體的火花開關，所述開關包括開關腔體、高壓電極部件、地電極部件；所述開關腔體為矩形，開關腔體內四周為金屬壁，高壓電極部件和地電極部件分別設置在開關腔體上下兩側的有機玻璃底板上，且高壓電極部件的高壓電極與地電極部件的地電極相鄰對立設置。
[0007]在上述技術方案中，所述高壓電極部件由兩個高壓電極連接頭、高壓電極板與高壓電極組成，其中一個高壓電極連接頭設置在開關腔體內的底板上并與高壓電極板垂直連接，高壓電極板的另一端與另一個高壓電極板連接頭連接，高壓電極設置在高壓電極板上。
[0008]在上述技術方案中，所述地電極部件由兩個地電極連接頭、地電極板與地電極組成，其中一個地電極連接頭設置在開關腔體內的底板上并與地電極板垂直連接，地電極板的另一端與另一個地電極板連接頭連接，地電極設置在地電極板上。
[0009]在上述技術方案中，所述高壓電極和地電極為半球面形。
[0010]在上述技術方案中，所述高壓電極連接頭與高壓電極板之間的連接孔和所述地電極連接頭與地電極板之間的連接孔均為鍵形孔。
[0011]本實用新型的優點在于它使得基于陶瓷電容PFN的脈沖功率裝置更為緊湊，且不必降低功率水平采用贗火花開關；它同樣適用于用其它方式搭建的具有矩形截面的脈沖功率裝置，達到小型化目的；這種開關的工作模式多樣，擴展性很強。它本身既可作為兩電極開關工作在自擊穿模式下，同樣可以作為電觸發開關和激光觸發開關。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明；
[0013]圖1為本實用新型的兩電極開關示意圖；
[0014]圖2顯示的圖1中電極部件的分解圖；
[0015]其中:1是高壓電極連接頭；2是高壓電極板；3是高壓電極；4地電極；5是地電極板；6是地電極連接頭；7是矩形開關腔體；8是有機玻璃底板。
【具體實施方式】
[0016]圖1、圖2展示的就是本實用新型的一種矩形腔體的火花開關，它的工作電壓為150kV，矩形開關腔體7的外輪廓尺寸為400mmX400mmX 180mm，開關的上下兩端分別連接一組脈沖形成網絡(PFN)，開關利用了高度為180mm的空間，總體積約28L ;而常規開關需要在兩組PFN外部連接，開關腔體尺寸大概需要Φ400πιπιΧ 350mm的空間，同時兩組PFN之間仍舊有大于10mm的絕緣空間，總空間為58L。也就是說，本發明的開關占用空間是常規開關的一半左右，節約了近30L的空間，顯然使脈沖功率裝置更加緊湊。
[0017]開關的高壓電極部件和地電極部件前后排列，并且高壓電極板2和地電極板5都不是左右對稱結構，這是為了兼顧開關與PFN的連接和開關內部的絕緣而設計的。
[0018]圖2詳細展示了開關內部的拆裝關系，高壓電極部件和地電極部件均分為三部分。高壓電極部件中，高壓電極連接頭I的一端先與PFN相連接，另一端再與高壓電極板2連接，高壓電極3最后連接在高壓電極板2上，地電極部件連接方式與之類似，地電極連接頭6的一端先與PFN相連接，另一端再與地電極板5連接，地電極4最后連接在地電極板5上這樣做的好處是高壓電極連接頭I和地電極連接頭6可以一直和PFN保持連接，不影響開關的拆裝。
[0019]在高壓電極連接頭I上的連接孔為鍵形，地電極連接頭6和地電極板5上的連接孔同樣為鍵形。這樣做使得高壓電極板2與高壓電極連接頭1、地電極板5與地電極連接頭6之間的連接有一定的調整空間，可以彌補矩形開關腔上下端面平行度誤差帶來的裝配困難。
[0020]整個開關可以150kV下長期穩定工作，已經過實驗驗證。
[0021]本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。
[0022]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種矩形腔體的火花開關，其特征為所述開關包括開關腔體、高壓電極部件、地電極部件；所述開關腔體為矩形，開關腔體內四周為金屬壁，高壓電極部件和地電極部件分別設置在開關腔體上下兩側的有機玻璃底板上，且高壓電極部件的高壓電極與地電極部件的地電極相鄰對立設置。
2.根據權利要求1所述的一種矩形腔體的火花開關，其特征為所述高壓電極部件由兩個高壓電極連接頭、高壓電極板與高壓電極組成，其中一個高壓電極連接頭設置在開關腔體內的有機玻璃底板上并與高壓電極板垂直連接，高壓電極板的另一端與另一個高壓電極板連接頭連接，高壓電極設置在高壓電極板上。
3.根據權利要求1所述的一種矩形腔體的火花開關，其特征為所述地電極部件由兩個地電極連接頭、地電極板與地電極組成，其中一個地電極連接頭設置在開關腔體內的底板上并與地電極板垂直連接，地電極板的另一端與另一個地電極板連接頭連接，地電極設置在地電極板上。
4.根據權利要求2或3所述的一種矩形腔體的火花開關，其特征為所述高壓電極和地電極為半球面形。
5.根據權利要求2或3所述的一種矩形腔體的火花開關，其特征為所述高壓電極連接頭與高壓電極板之間的連接孔和所述地電極連接頭與地電極板之間的連接孔均為鍵形孔。
【文檔編號】H01T14/00GK203839703SQ201420167724
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】張北鎮, 羅敏, 康強, 李名加 申請人:中國工程物理研究院應用電子學研究所