[发明专利]气体环境下棒状三电极高能脉冲放电开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种高能放电开关，特别涉及一种用于脉冲功率技术、核聚变、高能激光及高能脉冲电流试验的气体环境下棒状三电极高能脉冲放电开关。

背景技术

高能脉冲放电开关是脉冲功率技术、核聚变、高能激光及高能脉冲技术中常用的关键器件之一。随着脉冲功率技术等强电磁脉冲技术的发展，高能脉冲发生装置将发挥愈来愈大的作用，放电开关的电荷量转移量及脉冲能量也在逐渐增加，在高电压、大电流条件下，开关的击穿现象和开关放电的物理过程十分复杂，开关电极的烧蚀直接影响到开关的放电特性和使用寿命。为此，具有高耐受电压、放电时延和抖动小、等效电感量和电阻小、电极烧蚀少以及重复频率高的开关器件，是当今电工学科研究的热点和难点课题。

气体放电开关具有承受电压高、传导电流大、稳定性高、等效电感和电阻小、工作电压调整便利、结构简单、造价低等诸多优点，在高电压、大电流以及脉冲功率技术中得到广泛应用。气体开关在导通时，开关间隙间产生强烈的电弧，电弧温度随开关气压、电场强度、通流大小等的不同会达到几千甚至上万摄氏度，此高温电弧对电极材料造成强烈的烧蚀作用，而烧蚀的程度也决定着开关工作的稳定性和寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种气体环境下棒状三电极高能脉冲放电开关，此开关具备极大的导通瞬态高能电流的能力，高的运行可靠性，且电极的烧蚀率低、使用寿命长。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括绝缘外壳和设置在绝缘外壳内的左电极、右电极，在绝缘外壳上设置有用于安装左、右电极的左、右导流杆，左、右电极通过左、右导流杆与外部相接，所述的左电极和右电极中至少有一个为活动电极，在左、右电极的放电间隙之间设置有触发电极。

所述的触发电极为柱状电极且垂于左、右电极垂直，此触发电极通过绝缘外壳与外部连接，且左电极、右电极与触发电极之间的距离以及触发电极插入到左电极和右电极之间的深度为可调式。

所述的左电极和右电极为平行放置。

所述的左、右电极相对的面为斜面且两斜面之间的夹角小于45度角。

所述的左电极和右电极为圆棒状、矩形结构的电极，或是圆棒状与矩形结构的组合形式。

所述的开关内即密闭绝缘外壳内充有可调压力的空气或惰性气体。

由于左、右电极密闭在气体环境下，具有压力的气体介质具有极高的绝缘水平，平行或仰角放置的左右电极具有弧后等离子体的快速扩散能力，使它具备极大的导通瞬态高能电流的能力，且密闭在气体环境中的开关稳定性与可靠性高；气体电弧在洛伦磁力的作用下，迅速向电极外侧移动，减少了对电极的烧蚀；且通过活动电极或改变气体可以方便调控开关的工作电压。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的电极结构示意图；

图3是本发明实施例2的电极结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

实施例1，参见图1、2，本实施例包括绝缘外壳6和设置在绝缘外壳6内平行放置的左电极1、右电极2，左电极1与右电极2构成主放电间隙7，在绝缘外壳6上设置有用于安装左、右电极1、2的左、右导流杆4、5，左、右电极1、2通过左、右导流杆4、5与外部相接，左电极1、右电极2为圆棒状、矩形结构的电极，或是圆棒状与矩形结构的组合形式即即矩形结构电极但边角处倒圆角；其中一个电极为固定电极，另一电极为活动电极；在左电极1、右电极2之间且垂直于左电极1和右电极2的平面上设置有圆棒状触发电极3，此触发电极3通过绝缘外壳6与外部连接，左电极1、右电极2与触发电极3之间的距离以及触发电极3插入到左电极1和右电极2之间的深度可以进行调整，开关内即密闭绝缘外壳6内充有可调压力的空气或惰性气体。

实施例2，参见图1，3，本实施例左、右电极1、2相对的面为斜面且两斜面之间的夹角8小于45度角。

本发明工作过程如下：参见1、2、3，本发明具有一个固定的左电极1、一个活动的右电极2和位于左电极1、右电极2之间的触发电极3，当触发电极3提供足够量的触发脉冲时，触发电极3与左电极1之间形成场致发射，从而形成初始等离子体，随着初始等离子体向放电间隙7的扩散，使左电极1和右电极2之间的电场发生畸变，直接引发左电极1与右电极2之间的击穿放电。由于本发明的电极左右放置，脉冲电弧在自建磁场的洛伦磁力的作用下沿电极表面向上或向电极前端移动，特别是当左电极1和右电极2之间呈一定夹角8(小于45°角)时，更加有利于脉冲电弧沿电极表面一方面在自建磁场罗伦磁力的作用下向上或向电极前端移动，这样脉冲电弧对电极局部的烧蚀作用减弱，使得棒状三电极脉冲放电开关具有等强的导通电流能力和长的使用寿命。