脈沖功率開關(guān)技術(shù)(1)-文庫吧資料
2025-05-08 13:14本頁面
【正文】 了開關(guān)電極的壽命。第二部分除了一些細(xì)小的燒蝕痕跡外 ,燒蝕較為輕微 ,這些燒蝕痕跡沿著電極的圓周延續(xù)了幾個 cm。高壓電極 A 和低壓電極 B 是在電極形狀優(yōu)化基礎(chǔ)上設(shè)計的環(huán)形均勻電場電極 ,其電極結(jié)構(gòu)、幾何尺寸如圖 2 所示。 觸發(fā)脈沖通過隔直電容 Cb 送到觸發(fā)盤上 ,其極性與高壓電極的極性相反。它有三個電極 ,觸發(fā)電極 C 呈圓盤形 ,位于高壓電極 A 和低壓電極 B 之間。這樣就減小了開關(guān)電極的燒蝕 ,從而延長了開關(guān)的壽命。 放置。 放置。開關(guān)有兩個環(huán)形電極 ,被絕緣體支撐。該方法是使開關(guān)間隙放電產(chǎn)生的電弧在外加磁場或自身產(chǎn)生的磁場的驅(qū)動作用下沿著開關(guān)電極的表面運動 ,減小電弧與電極的相互作用時間 t ,從而減小開關(guān)電極的燒蝕。為了保護(hù)負(fù)載能更加安全穩(wěn)定的工作 ,主放電回路中需要在開關(guān)跟負(fù)載之間加保護(hù)隔離開關(guān)隔離 (即磁開關(guān) ) ,起到隔離觸發(fā)高壓的作用。 目前的兩電極開關(guān)大電流實驗仍然存在需要解決的問題。 重復(fù) 180 kA 大電流實驗 50 次 ,拆開開關(guān) ,觀察電極表面的燒蝕情況。 在以后的研究中還需要對回路結(jié)構(gòu)以及回路參數(shù)的匹配繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)。此時電荷轉(zhuǎn)移量為 C。實驗接線完全同上 ,典型電流波形如圖 5 ( b) 所示。 主回路分五路接線。 現(xiàn)有大電流實驗平臺的電容器組由 58 臺 55μF 電容器并聯(lián)而成 ,總電容量為 3 190μF ,每臺電容器的額定電壓為 25 kV。在觸發(fā)脈沖到來的一瞬間 ,陽極之間有 95 kV 高壓 ,開關(guān)間隙很快擊穿導(dǎo)通 ,泄放電容器上的能量。電容器充電至15 kV ,開關(guān)陽極接儲能電容正極高壓。重復(fù)實驗 50 次 ,開關(guān)沒有發(fā)生自閃 ,性能穩(wěn)定。在氣壓表表壓 0. 10MPa ,電容器電壓 50 kV 的條件下進(jìn)行開關(guān)耐壓實驗 ,實驗電路如圖 2 所示。 由圖 3 知自擊穿電壓Usb 為 kV左右 ,開關(guān)承受 50 kV 電壓時不會自擊穿。 圖 3是根據(jù)氣壓表表壓 0 . 10 MPa下 50次自擊穿實驗數(shù)據(jù)繪制的散點圖。 電網(wǎng)電壓經(jīng)調(diào)壓器、高壓實驗變壓器、整流硅堆和限流電阻給 0. 01μF 的高壓電容器充電 ,開關(guān)陽極 接電容器正極性高壓端 ,升壓直至開關(guān)擊穿來進(jìn)行靜態(tài)自擊穿實驗。 為了使開關(guān)在高庫侖量大電流的環(huán)境下能穩(wěn)定工作并盡量延長使用壽命 ,設(shè)計的關(guān)鍵在于開關(guān)電極材料的選擇和形狀的優(yōu)化。 由于取消了觸發(fā)極 ,開關(guān)的結(jié)構(gòu)變得十分簡單。 美國國家點火工程 NIF 的脈沖能源系統(tǒng) PCS 中采用的兩電極開關(guān) ST2300,其工作電壓 0～ 55 kV ,峰值電流 280 kA ,電荷轉(zhuǎn)移量 700 C。但是 ,三電極場畸變火花開關(guān)的觸發(fā)極燒蝕非常嚴(yán)重 ,極大影響了開關(guān)的壽命 ,不適合在大電流、高庫侖量的情況下使用。 氣體火花
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