[发明专利]一种用于交直流高压的高速机械开关

说明书

本发明公开了一种用于交直流高压的高速机械开关，包括双头气缸组件、动电极组件、静电极组件、固定件、导线和平面校准板；双头气缸组件、静电极组件通过固定件固定于平面校准板上，并且双头气缸组件、动电极组件、静电极组件的中心对称轴是共线的。本发明采用结构紧凑的模块化设计，方便拆卸维修和组装调试，在复杂磁场环境下可以实现0～20KV交直流电路的毫秒量级电气连接和隔离；易于加工的快速插接件电极放置在导向管内部，有效对电极进行防尘防水；双头气缸组件一个周期内既可以实现两个独立开关的开闭，有效利用了能源，也可以完成单刀双掷开关功能；本发明在高电压技术领域，特别是加速器领域应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及一种用于交直流高压的高速机械开关，并且具有隔离和单刀双掷的功能，属于高压电气领域的交直流高速机械开关。

背景技术

高电压技术的发展始于20世纪初期，至今已成为电工学科的一个重要分支。而我国也已成为世界上交、直流输电电压最高，输电容量最大、送电距离最远的输电大国，国内还有多个完善的高压研究基地。

等离子体研究领域和高能物理研究领域都需要运用到高电压技术，特别是超级电容的充放电控制以及静电加速器中倍压电路的初级电源供电控制需要高速开关，高速开关既可以满足实验的需要，也能有效保护前级充电电路。目前，主要使用的开关是干簧管继电器和各种晶体管，干簧管继电器在高压直流控制方面效果很好，但是在高压交流方面并不能正常工作，因为交流电自带的交变磁场会干扰干簧管的关闭，并且干簧管关断时，因为磁场控制线圈存在剩磁，所以关断速度较慢。而在晶体管方面，为了导通交流电需要采用昂贵的双向晶闸管，晶闸管自身需要复杂的保护电路和控制电路，成本较高，另外晶闸管主要是通过大电流，在功率恒定的情况下，工作电压一般在10KV以内。另外干簧管继电器和晶体管结构复杂、价格昂贵，如果损坏将没有维修价值，所以成本升高。

目前市面上可用于交直流0～20KV的高速机械开关几乎是空白的，关于交直流高压高速机械开关方面的专利：

(1)公告号为CN103219170B的中国专利中性束注入高压电源输出机械保护开关，该发明可以在100KV电气隔离保障下使用，但是因为使用的是推力电机控制开关的开闭，这会存在开关无法在毫秒量级高速开闭的问题，并且使用继电器控制推力电机，导致在强磁场环境下，继电器将无法正常工作，继而开关无法正常工作。在100KV高压环境下工作时，电极表面也忽略了防尘功能，尘埃在电极表面的附着会导致污闪和沿面击穿。

(2)公告号为CN105529207B的中国专利一种电磁式高压隔离开关，该发明可以实现远程控制和高压隔离，但是这种结构会导致电场畸形，不适合较高电压下使用，特别是强磁场环境下使用，并且该开关功能较为简单，不能实现复杂电路中单刀双掷的需要。

(3)公告号为CN106449250A的中国专利单刀双掷开关的手动控制机构及其手动单，该发明公开了一种在低压环境下使用的手工单刀双掷开关，该开关设计原理简单，但是存在严重的机械磨损问题。

综上所述，能够在0～20KV交直流环境下高速开闭、体积较小、可模块化拆卸并且在20KV交直流电压下实现防尘和适合复杂电路需要的的机械开关目前基本还是空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种用于交直流高压的高速机械开关。

本发明采用的技术方案为：一种用于交直流高压的高速机械开关，包括双头气缸组件、动电极组件、静电极组件、固定件、导线和平面校准板；所述的双头气缸组件、静电极组件通过固定件固定于平面校准板上，并且双头气缸组件、动电极组件、静电极组件的中心对称轴是共线的；

所述的双头气缸组件包括导气管和伸缩方向相反的第一活塞杆和第二活塞杆；