一種小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種沖擊電壓發(fā)生器開關(guān)，具體涉及一種小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
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[0002]沖擊電壓發(fā)生器是一種產(chǎn)生脈沖高電壓的發(fā)生裝置，主要用于對(duì)各種電力設(shè)備進(jìn)行雷電沖擊電壓全波、雷電沖擊電壓截波和操作沖擊電壓波的沖擊試驗(yàn)，檢驗(yàn)電力設(shè)備在過電壓之下的絕緣性能。目前，沖擊電壓發(fā)生器主要以電壓等級(jí)高、大容量為主;而電壓等級(jí)低、容量較小的小型沖擊電壓發(fā)生器較為少見，相比之下，小型沖擊電壓發(fā)生器可以滿足一些電壓等級(jí)低、小容量沖擊試驗(yàn)的需求，有著方便攜帶、方便測(cè)量、所需占地面積小以及能顯著地提高測(cè)量的工作效率等優(yōu)點(diǎn)。所以小型沖擊發(fā)生器的研制有著重要的意義。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)脈沖電壓等級(jí)在十幾千伏至幾十千伏的小型化的沖擊電壓發(fā)生器，使其方便攜帶，并在某些特定低電壓、小容量的沖擊試驗(yàn)中能方便地進(jìn)行測(cè)量，提高測(cè)量的工作效率，目前一般采用高壓開關(guān)(IGBT)來代替空氣放電球隙作為控制開關(guān)，從而改進(jìn)充放電回路的控制方式。然而采用IGBT作為高壓開關(guān)時(shí)，在觸發(fā)過程中由于自身存在導(dǎo)通延時(shí)的問題，會(huì)使各級(jí)開關(guān)觸發(fā)時(shí)產(chǎn)生不同步的現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)生的沖擊波形不能滿足相關(guān)技術(shù)要求。為了保證每一級(jí)的高壓IGBT開關(guān)同步觸發(fā)，所以要增加延時(shí)驅(qū)動(dòng)電路以保證同步過程的穩(wěn)定可靠，這樣就增加了整個(gè)沖擊電壓發(fā)生器的復(fù)雜性，無法達(dá)到使其足夠小型化的目的。此外，高壓IGBT的價(jià)格較昂貴，多次開通和關(guān)斷后，其使用壽命顯著降低。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、具有良好的導(dǎo)通效果的開關(guān)結(jié)構(gòu)來適合應(yīng)用于小型沖擊電壓發(fā)生器是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)，該開關(guān)結(jié)構(gòu)體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)通效果良好，可以實(shí)現(xiàn)脈沖電壓等級(jí)在十幾千伏至幾十千伏的小型化的沖擊電壓發(fā)生器，可滿足一些電壓等級(jí)低、小容量沖擊試驗(yàn)的需求，顯著地提高了測(cè)量的工作效率。
[0005]本實(shí)用新型的小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案在于:包括兩個(gè)球隙開關(guān)和兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱，兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱平行設(shè)于沖擊電壓發(fā)生器的安裝板上，所述球隙開關(guān)包括開關(guān)螺紋桿，開關(guān)螺紋桿的端部設(shè)有與其垂直的弧形端面，所述導(dǎo)電支撐柱靠近上端開設(shè)有與開關(guān)螺紋桿相匹配的螺紋孔，兩個(gè)球隙開關(guān)分別通過開關(guān)螺紋桿與兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱螺紋連接，連接后兩個(gè)球隙開關(guān)的弧形端面相鄰。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述導(dǎo)電支撐柱與安裝板為螺紋連接，并用螺母進(jìn)行連接固定，從而可調(diào)節(jié)導(dǎo)電支撐柱在安裝板上的位置高度，從而使兩個(gè)球隙開關(guān)的弧形端面的中心處于同一條直線上。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的開關(guān)結(jié)構(gòu)體積較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)通效果良好，可避免由高壓IGBT作為開關(guān)時(shí)存在延時(shí)開斷的問題，通過開關(guān)螺紋桿可以方便地調(diào)節(jié)兩個(gè)弧形端面的間隙距離，通過導(dǎo)電支撐柱下部的外螺紋與安裝板的螺紋連接可隨意調(diào)節(jié)兩個(gè)弧形端面的高度以使兩者的中心處于同一條直線上，最終使小型沖擊電壓發(fā)生器上的各級(jí)開關(guān)達(dá)到同步觸發(fā)的效果，并實(shí)現(xiàn)了脈沖電壓等級(jí)在十幾千伏至幾十千伏的小型化的沖擊電壓發(fā)生器，以滿足一些電壓等級(jí)低、小容量沖擊試驗(yàn)的需求，方便小型沖擊電壓發(fā)生器的攜帶和測(cè)量，顯著地提高了測(cè)量的工作效率。
【附圖說明】

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[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型中導(dǎo)電支撐柱的局部剖視圖；
[0010]圖3是安裝有本實(shí)用新型開關(guān)結(jié)構(gòu)的小型沖擊電壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0011]參照?qǐng)D1和圖2，該小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)，為了將沖擊電壓發(fā)生器小型化，在沖擊電壓發(fā)生器的電路中沒有采用常用的大直徑球隙作為開關(guān)，而是采用類似球隙的結(jié)構(gòu)作為開關(guān)。其包括兩個(gè)球隙開關(guān)I和兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱2，具體是采用長(zhǎng)為30mm、直徑為1mm的銅棒，在其一端加工一個(gè)圓心角為60°、弧面上最大圓形的直徑為1mm的弧面來作為球隙開關(guān)I的弧形端面12，將銅棒的其余部分加工成直徑為3mm的圓柱，圓柱外攻有M3的外螺紋來作為球隙開關(guān)I的開關(guān)螺紋桿11，按此方式制得兩個(gè)球隙開關(guān)I，所制得的球隙開關(guān)I的體積小;再采用一根長(zhǎng)為30mm、直徑為1mm的銅棒，在其上半部加工直徑為2.5mm的通孔，在通孔內(nèi)攻M3的內(nèi)螺紋形成螺紋孔21，在其下半部分攻有MlO的外螺紋，按此方式制得兩根導(dǎo)電支撐柱2，再將兩個(gè)球隙開關(guān)I的開關(guān)螺紋桿12分別與兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱2的螺紋孔21進(jìn)行螺紋連接，組裝成沖擊電壓發(fā)生器用的開關(guān)結(jié)構(gòu)，采用MlO的螺母4將兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱2固定于沖擊電壓發(fā)生器的安裝板3上，并讓兩個(gè)弧形端面12相鄰，從而可以方便地調(diào)節(jié)球隙開關(guān)I的高度，使兩個(gè)弧形端面12的中軸線高度一致，這樣不僅可以減少整個(gè)開關(guān)結(jié)構(gòu)的體積，而且可以較方便地固定以及調(diào)節(jié)兩個(gè)弧形端面12的間隙距離，使各級(jí)的開關(guān)結(jié)構(gòu)達(dá)到良好的同步性能，保證試驗(yàn)時(shí)生產(chǎn)的沖擊波形符合試驗(yàn)要求。
[0012]參照?qǐng)D3，根據(jù)沖擊電壓發(fā)生器基本原理，設(shè)計(jì)一個(gè)小型沖擊電壓發(fā)生器，沖擊電壓幅值為12kV，此發(fā)生器為6級(jí)結(jié)構(gòu)，每級(jí)充電電壓為2.5kV。各元件的參數(shù)如下:保護(hù)電阻13為200kQ，充電電阻14為40k Ω，主電容16為4kV/0.luF，阻尼電阻17為15 Ω，波前電阻18為1kQ，波尾電阻19為5kQ，此發(fā)生器還可以進(jìn)一步增加級(jí)數(shù)來獲得更大的脈沖幅值。制作時(shí)，將所需要的元器件安裝在安裝板3上并用導(dǎo)線相連，首先將調(diào)壓器9與220V交流輸入端相連，試驗(yàn)變壓器10安裝在其右側(cè)，試驗(yàn)變壓器10與由硅堆5組成的全橋整流電路相連來作為沖擊電壓發(fā)生器的輸入部分;其次將火花開關(guān)6、保護(hù)電阻13、充電電阻14、主電容16、阻尼電阻17用導(dǎo)線相連組成第一級(jí)結(jié)構(gòu)，安裝在整流電路的右側(cè);再次將充電電阻14、開關(guān)結(jié)構(gòu)15、主電容16，阻尼電阻17用導(dǎo)線相連組成第二級(jí)結(jié)構(gòu)，安裝在第一級(jí)結(jié)構(gòu)的右側(cè)，依此方式安裝到第六級(jí)結(jié)構(gòu)以作為沖擊電壓發(fā)生器的主體部分，最后將開關(guān)結(jié)構(gòu)15、波前電阻18、波尾電阻19用導(dǎo)線相連安裝在最右側(cè)以作為沖擊電壓發(fā)生器的輸出部分，從而組裝成完整的沖擊電壓發(fā)生器。
[0013]在對(duì)此小型沖擊電壓發(fā)生器進(jìn)行調(diào)試的過程中，為了保證高壓開關(guān)結(jié)構(gòu)15在給各級(jí)電容充電時(shí)能有效的阻隔而不被擊穿，可通過調(diào)節(jié)球隙開關(guān)I的開關(guān)螺紋桿11來調(diào)節(jié)兩個(gè)球隙開關(guān)I上的弧形端面12的間距，使兩個(gè)弧形端面12的間距至少為Imm以上，再通過兩個(gè)螺母4來調(diào)節(jié)兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱2的高度，進(jìn)而使兩個(gè)弧形端面12的中心處于同一條直線上。在火花開關(guān)6動(dòng)作后，出現(xiàn)各級(jí)開關(guān)不同步觸發(fā)的情況時(shí)，通過開關(guān)螺紋桿11來調(diào)節(jié)兩個(gè)弧形端面12的間距，使各級(jí)開關(guān)結(jié)構(gòu)達(dá)到同步開斷的效果。
[0014]試驗(yàn)操作時(shí):調(diào)壓器9與試驗(yàn)變壓器10將220V交流電升壓至2.5kV，再由硅堆5組成全橋整流電路，對(duì)各級(jí)并聯(lián)的主電容16進(jìn)行充電，充滿電量以后，觸發(fā)火花開關(guān)6，依次使各級(jí)高壓開關(guān)結(jié)構(gòu)15同步導(dǎo)通，使各級(jí)主電容16從并聯(lián)充電狀態(tài)變?yōu)榇?lián)放電狀態(tài)，產(chǎn)生的脈沖電壓幅值為各級(jí)電容充電電壓之和，在波前電阻18和波尾電阻19的作用下，形成試驗(yàn)所需要的沖擊波。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括兩個(gè)球隙開關(guān)(I)和兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱(2)，兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱(2)平行設(shè)于沖擊電壓發(fā)生器的安裝板(3)上，所述球隙開關(guān)(I)包括開關(guān)螺紋桿(11)，開關(guān)螺紋桿(11)的端部設(shè)有與其垂直的弧形端面(12)，所述導(dǎo)電支撐柱(2)靠近上端開設(shè)有與開關(guān)螺紋桿(11)相匹配的螺紋孔(21)，兩個(gè)球隙開關(guān)(I)分別通過開關(guān)螺紋桿(11)與兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱(2)螺紋連接，連接后兩個(gè)球隙開關(guān)(I)的弧形端面(12)相鄰。2.如權(quán)利要求1所述的一種小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)電支撐柱(2)與安裝板(3)為螺紋連接，并用螺母(4)進(jìn)行連接固定。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種小型沖擊電壓發(fā)生器用開關(guān)結(jié)構(gòu)，其技術(shù)要點(diǎn)在于：包括兩個(gè)球隙開關(guān)和兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱，兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱平行設(shè)于沖擊電壓發(fā)生器的安裝板上，所述球隙開關(guān)包括開關(guān)螺紋桿，開關(guān)螺紋桿的端部設(shè)有與其垂直的弧形端面，所述導(dǎo)電支撐柱靠近上端開設(shè)有與開關(guān)螺紋桿相匹配的螺紋孔，兩個(gè)球隙開關(guān)分別通過開關(guān)螺紋桿與兩個(gè)導(dǎo)電支撐柱螺紋連接，連接后兩個(gè)球隙開關(guān)的弧形端面相鄰。本實(shí)用新型體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)通效果良好，可以實(shí)現(xiàn)脈沖電壓等級(jí)在十幾千伏至幾十千伏的小型化的沖擊電壓發(fā)生器，可滿足一些電壓等級(jí)低、小容量沖擊試驗(yàn)的需求，顯著地提高了測(cè)量的工作效率。
【IPC分類】G01R31/12, G01R1/28
【公開號(hào)】CN205384299
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620189594
【發(fā)明人】姚遠(yuǎn)航, 聶洪巖, 顧哲屹
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日