[发明专利]一种放电功率可调的高压电容器准恒功率放电装置

说明书

技术领域

本发明属于大功率放电装置技术领域，具体而言涉及一种放电功率可调的高压电容器准恒功率放电装置。

背景技术

高压电容器在高功率脉冲调制器、电磁轨道炮、高功率激光等领域有着广泛的应用。对于高能量高压电容器，目前其充电电压已达数十千伏，储存能量达到数十千焦。当应用该类电容器的装置在充电完成后，如果电容器能量没有通过后续的调制器、激光器或是轨道炮等负载正常放电，而需要提前泄放储存的能量时，需要采用放电装置。由于泄放的能量较大、放电电压较高，一般采用多个固态电阻串并联后作为放电电阻进行放电，但该种情况下，需要电阻数量较多，放电装置的体积、重量较大；也可采用水电阻作为放电电阻进行放电，水电阻具有较大的功率容量，因此体积紧凑、重量轻，但也存在一个问题，目前的水电阻放电装置阻值无法在线调节，导致放电功率初始时很大，而随着电容器电压的降低，在放电后期，放电电流明显变小，能量泄放时间显著增加。因此如何在装置体积紧凑、重量轻的要求下，提高放电装置的平均放电功率，尤其是放电后期的放电功率，进而提高电容器系统的工作效率，是该类放电装置实际应用中的一个迫切需求。

发明内容：

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种放电功率可调的高压电容器准恒功率放电装置，所述装置的放电电阻采用阻值可调节的液体电阻，放电过程分为几个时间阶段，在每个阶段开始时将放电电阻调节到指定数值，实现整个放电时间内放电功率近似保持不变，大大缩短放电时间，提高高功率电容器系统的工作效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种放电功率可调的高压电容器准恒功率放电装置，所述放电装置包括高压放电端1、有机玻璃外筒2、放电电阻3、低压放电端4、温度补偿气囊5、金属可移动拉杆6、液体电阻密封板7、密封圈压板8、低压放电端接地点9、可移动绝缘支撑10、液体电阻调节手柄11、绝缘支撑筒12；所述高压放电端1为一个带有金属尖端的圆柱形金属帽，其一端加工有螺纹，可旋入有机玻璃外筒2，起到导电和密封的作用；所述有机玻璃外筒2为一个圆柱筒，其内盛放有液体电阻溶液，作为放电电阻3；所述低压放电端4为一个圆柱形活塞，在其圆周边缘沿轴向开有N个小孔，N≥3，圆柱形活塞可以沿着有机玻璃外筒2的内壁滑动，在活塞移动时液体电阻溶液可通过小孔沿着活塞两边自由流动，起到调节放电电阻3阻值的作用；所述温度补偿气囊5为一个位于低压放电端4内部的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔通过在低压放电端4面朝高压放电端1一侧端面开有的小孔供液体电阻溶液出入，当放电电阻3温度发生变化时，通过温度补偿气囊5内空气的热胀冷缩缓解放电装置内部的压力，提高装置工作可靠性；所述金属可移动拉杆6一端与低压放电端4连接，另一端穿过液体电阻密封板7中心的开孔后与可移动绝缘支撑10连接，所述可移动绝缘支撑10为一个带有前端支撑凸台的圆柱形活塞，安装在绝缘支撑筒12内，与液体电阻调节手柄11连接，所述可移动绝缘支撑10前端支撑凸台用于固定金属可移动拉杆6，同时确保金属可移动拉杆6与液体电阻调节手柄11之间有足够的绝缘安全距离；所述液体电阻密封板7用于密封有机玻璃外筒2内的液体电阻溶液，同时起到连接有机玻璃外筒2和绝缘支撑筒12的作用；在所述液体电阻密封板7中心的开孔靠近绝缘支撑筒12的一侧安装有密封圈，并通过密封圈盖板8压紧，确保液体电阻溶液不会通过液体电阻密封板7中心的开孔渗漏入绝缘支撑筒12内；所述绝缘支撑筒12为一个一端封闭，一端开口的圆柱筒，开口一侧与液体电阻密封板7连接，在所述绝缘支撑筒12的侧壁沿着轴向开有一道切口槽，所述液体电阻调节手柄11通过所述切口槽伸出绝缘支撑筒12并可沿所述切口槽顺着放电装置的轴向移动，同时通过金属可移动拉杆6带动低压放电端4移动，实现放电电阻3的调节；在金属可移动拉杆6靠近液体电阻调节手柄12的一端设置有接地点9,外接地线穿过切口槽与接地点9连接。

优选的，所述高压放电端1、低压放电端4、金属可移动拉杆6采用的材料为铜或铝等电的良导体。

优选的，所述有机玻璃外筒2外侧设置有调节放电功率的刻度，所述刻度按放电时间和放电电阻阻值标注，每隔一段时间可将低压放电端4调节至下一刻度，以保证将放电功率近似为恒定值。

优选的，当电容器电容C＝10mF，电压为U₀＝5kV时，有机玻璃外筒2外侧的刻度按放电时间标注为20s、40s、60s、80s、90s、100s，对应的阻值分别为20kΩ、14.3kΩ、8kΩ、2.7kΩ、300Ω和2Ω。

优选地，放电电阻3采用的液体电阻溶液采用去离子水和乙二醇混合液，使其具有良好的低温性能。