專利名稱：一種三電極觸發開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種三電極觸發開關，特別適用于脈沖電源用開關部件，屬于高壓開關制造及脈沖功率技術領域。
背景技術：
隨著脈沖功率技術的快速發展，許多經濟、軍事強國紛紛加入了該領域的研究中，而開關則是整套脈沖源最為重要的部件，其性能直接影響整套裝置的輸出性能。半導體開關器件如IGBT、晶閘管可以在工作電壓下實現高重復頻率，但由于其耐壓及通流能力差，很難在高壓大功率脈沖源中使用。而氣體開關結構簡單，易于加工，可以很容易實現較高的工作電壓(如兆伏)和較大的導通電流，但由于電極絕緣間隙絕緣強度恢復等問題，氣體開關工作頻率不高，一般不超過1000赫茲，尤其是用于高電壓大電流脈沖源的系統中，氣體開關一般做單次閉合使用。在低頻下使用的自擊穿氣體開關，由于帶電粒子的積累及電極溫 度的升高，會出現開關的提前導通等問題。因此在二電極氣體開關中添加一個觸發電極可以有效保證其導通時間，避免延遲導通的出現，同時利用高壓氣流帶走電極間產生的帶電粒子，可以使開關在較短的時間內恢復絕緣強度，避免提前導通的發生。現有技術涉及到的三電極觸發開關，例如專利號為200510042621. 7的發明專利《真空環境下可控三電極高能脈沖放電開關》，包括設置在絕緣外殼內的上、下電極，且由絕緣外殼及設置在絕緣外殼兩端的端法蘭構成的密閉殼體內的壓力為10-3 10-4Pa，上電極和下電極至少有一個為活動電極，在固定電極內還鑲嵌有觸發電極或在上、下電極之間設置有觸發電極。由于上、下電極密閉在真空環境下，具備極大的導通瞬態高能電流的能力，且導電通道密閉在真空環境中而不受外界干擾，提高了脈沖開關運行的可靠性。然而，該專利僅僅涉及到真空環境下的三電極放電開關，其應用范圍具有一定局限且工藝復雜、造價聞。有鑒于此，本發明提出一種三電極觸發開關，以解決上述問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種三電極觸發開關，用于重復頻率脈沖源的開關部件，通過在觸發間隙及電極主間隙吹過高壓氣流，加速間隙絕緣強度恢復速度，避免開關出現誤觸發，提高開關的穩定性，配合合適的觸發系統，本發明可用于重頻脈沖源中的主開關。本發明所采用的技術方案是一種三電極觸發開關，包括陽極電極、陰極電極、觸發電極、陰極密封件、絕緣罩、絕緣隔離件、絕緣緊固桿和絕緣緊固壓板，其特征在于
所述陽極電極整體呈圓柱形，內部有一條可供氣體流過的通道，所述陽極電極中部設有多個可供氣流流出的氣孔，所述陽極電極固定在所述絕緣罩上；
所述觸發電極呈圓環形，繞在陽極電極外周，在陽極電極與觸發電極間施加觸發脈沖即可放電，產生用于觸發主電極間隙的帶電粒子；
所述陰極電極呈圓筒形，與陽極電極構成同軸電極結構，陰極電極底部設有一個圓形通孔，用于流出氣體，在陰極電極底部使用一個起密封和連接作用的陰極密封件，陰極密封件同樣設置了用于流通氣體的出氣通道，觸發電極與陰極電極之間使用絕緣隔離件進行隔離，避免兩者之間發生放電；
前述各部件通過卡槽相互配合連接，并由兩端兩片絕緣緊固壓板及中間絕緣緊固桿通過螺栓結構壓緊固定。安裝方便，拆卸簡單，便于更換各個部件。如上所述的三電極觸發開關，其特征在于，陽極電極與觸發電極、陽極電極與陰極電極構成兩個同軸電極結構。相對于平板電極、棒棒電極、棒板電極，放電更加均勻，穩定。如上所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述陽極電極上端部設有螺紋，用于固定導線。如上所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述絕緣罩的中心有一個通孔，使用螺母將陽極電極夾在絕緣罩上。·
如上所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述陰極密封件端部設有螺紋，用于固定導線。如上所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述觸發電極內邊緣處設有倒角，其與陽極電極間距小于陽極電極與陰極電極間距。本發明的有益效果是本發明相比于現有三電極觸發開關的優點是(1)利用高壓氣體將觸發電極與陽極電極間產生的帶電粒子帶到開關主間隙，使主間隙導通，能夠縮短開關的觸發時延(觸發間隙擊穿到主間隙導通的時間差)；(2)利用高速流動的氣體可以將放電產生的帶電粒子帶離電極間隙，可以有助于電極間隙絕緣強度的恢復；(3)陽極與陰極構成同軸結構電極，電場分布相對均勻，導通時間的分散性小。


圖I是本發明實施例的三電極觸發開關的二維剖面圖。圖2是本發明實施例的三電極觸發開關的外觀的三維視圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。圖中標記說明1 一陽極電極，2 —觸發電極，3 —陰極電極，4 一陰極密封件，5 —絕緣罩，6 —絕緣隔離件，7 —絕緣緊固桿，8 —絕緣緊固壓板。以一臺IOkV三電極觸發開關為例，如圖I所示，由紫銅材質的陽極電極I、陰極電極3，觸發電極2，陰極密封件4，聚四氟乙烯絕緣罩5、絕緣隔離件6、尼龍絕緣緊固桿7和絕緣緊固壓板8組成，使用尼龍絕緣緊固桿7和絕緣緊固壓板8將以上各部分壓緊密封。其中陽極電極I外徑30mm,陰極電極2內徑40mm,開關整體外徑120mm。陽極電極I上端部設有螺紋，用于固定導線。內部設有用于通過高壓氣體的進氣通道，氣體由四個均布的圓孔流入開關內。陽極電極I中部氣孔上方設置了一個圓臺，用于固定。陽極電極I固定在絕緣罩5上；絕緣罩5的中心有一個通孔，使用螺母將陽極電極I夾在絕緣罩5上。
所述觸發電極2呈圓環形，繞在陽極電極I外周，在陽極電極I與觸發電極2間施加觸發脈沖即可放電，產生用于觸發主電極間隙的帶電粒子。觸發電極2內邊緣處設有倒角，其與陽極電極I間距小于陽極電極I與陰極電極3間距，間隙為1mm。由于設有倒角，其對觸發電壓的峰值要求較低。觸發電極2外表面留有螺紋孔，用于固定導線。所述陰極電極3呈圓筒形，與陽極電極I構成同軸電極結構，陰極電極3底部設有氣體流出的通孔，底部使用陰極密封件4密封，陰極密封件4內部同樣設有用于流出氣體的出氣通道，邊緣設有螺紋用于固定導線。觸發電極2與陰極電極3中間用絕緣隔離件6隔開，且保證一定距離，避免由于陽極電極I與陰極電極3導通時，觸發電極2與陰極電極3存在電壓差，而引起兩者之間擊穿。 工作時陽極電極I和陰極電極3之間承擔主電壓，該電壓小于兩電極之間自擊穿電壓。在觸發電極2與陽極電極I之間施加觸發脈沖電壓，觸發間隙擊穿后產生大量帶電粒子，高速流動的氣體將產生的帶電粒子帶入陽極電極I與陰極電極3的主間隙，由于帶電 粒子的引入，主間隙立刻導通。高速流動的氣體，將主間隙放電產生的帶電粒子通過陰極電極3底部的通氣孔由陰極電極密封件4內部的出氣通道帶出，保證主間隙的絕緣強度，避免由于帶電粒子存在導致主間隙誤導通。該開關結構簡單，拆卸方便。更換不同尺寸的陽極電極和陰極電極，即可實現不同的工作電壓。由于吹氣的作用，主間隙絕緣強度恢復很快，可用于重復頻率脈沖電源。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.一種三電極觸發開關，包括陽極電極、陰極電極、觸發電極、陰極密封件、絕緣罩、絕緣隔離件、絕緣緊固桿和絕緣緊固壓板，其特征在于 所述陽極電極整體呈圓柱形，內部有一條可供氣體流過的通道，所述陽極電極中部設有多個可供氣流流出的氣孔，所述陽極電極固定在所述絕緣罩上； 所述觸發電極呈圓環形，繞在陽極電極外周，在陽極電極與觸發電極間施加觸發脈沖即可放電，產生用于觸發主電極間隙的帶電粒子； 所述陰極電極呈圓筒形，與陽極電極構成同軸電極結構，陰極電極底部設有一個圓形通孔，用于流出氣體，在陰極電極底部使用一個起密封和連接作用的陰極密封件，陰極密封件同樣設置了用于流通氣體的出氣通道，觸發電極與陰極電極之間使用絕緣隔離件進行隔離，避免兩者之間發生放電； 前述各部件通過卡槽相互配合連接，并由兩端兩片絕緣緊固壓板及中間絕緣緊固桿通過螺栓結構壓緊固定。
2.根據權利要求I所述的三電極觸發開關，其特征在于，陽極電極與觸發電極、陽極電極與陰極電極構成兩個同軸電極結構。
3.根據權利要求I所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述陽極電極上端部設有螺紋，用于固定導線。
4.根據權利要求I所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述絕緣罩的中心有一個通孔，使用螺母將陽極電極夾在絕緣罩上。
5.根據權利要求I所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述陰極密封件端部設有螺紋，用于固定導線。
6.根據權利要求I所述的三電極觸發開關，其特征在于，所述觸發電極內邊緣處設有倒角，其與陽極電極間距小于陽極電極與陰極電極間距。
全文摘要
本發明公開一種三電極觸發開關，其結構為同軸結構，包括陽極電極、陰極電極、觸發電極、陰極密封件、用于絕緣和固定電極的絕緣罩、絕緣隔離件，使用絕緣緊固桿和絕緣緊固壓板將各部分壓緊密封。陽極電極內部設有用于流出氣體的進氣通道，高壓氣體流過觸發間隙將觸發間隙產生的帶電粒子帶入開關主間隙，使承受高壓的主間隙導通。同時高壓氣體將主間隙放電產生的帶電粒子由陰極電極底部的出氣通孔及陰極密封件的出氣通道帶出開關，加快開關的絕緣強度恢復，配合相應的觸發系統，開關可作重復頻率使用。該開關結構簡單，工作穩定性高，可適用于多種脈沖功率電源。
文檔編號H01T2/02GK102882130SQ20121036723
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者姜春陽, 周峰, 拉貴 申請人:中國電力科學研究院