CN102437512B - 气体开关 - Google Patents
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Abstract
一种气体开关，包括上电极、下电极、绝缘套筒、金属套筒，上电极与下电极是由高密度石墨材料制成并呈轴向对称设置，上电极的下部、下电极的上部以及金属套筒的上部都经过倒圆角处理，绝缘套筒紧套于下电极的外部，绝缘套筒的高度小于下电极的高度，金属套筒紧套于绝缘套筒的外部，金属套筒的高度与下电极的高度基本相同。金属套筒紧靠在绝缘套筒的外部，从而避免了因下电极严重烧蚀而导致的气体开关导通性能下降的问题，同时延长了气体开关的使用寿命。此外，下电极与金属套筒之间形成的凹槽可以让等离子体向上电极方向运动，从而有效地保证气体开关的击穿和导通性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体开关。
背景技术
气体开关作为一种常用的脉冲功率开关，具有响应快、损耗小、承受电压高、传导电流大、稳定性高、电感和抖动低、工作电压调节方便、结构简单坚固、造价低等优点，因此在高电压电工技术领域和脉冲功率技术领域中得到了广泛的应用。
然而，现有的气体开关存在着以下问题：在大电流导通条件下，触发电极会发生烧蚀不均匀的情况，这会影响气体开关的导通性能以及使用寿命，并增加了维护成本。
发明内容
本发明目的在于提供一种气体开关，其能够解决上述技术问题。
一种气体开关，包括上电极、下电极、绝缘套筒、金属套筒，其特征在于：上电极与下电极呈轴向对称设置，上电极的下部和下电极的上部经过倒圆角处理，金属套筒的上边缘朝外弯曲成U形，绝缘套筒紧套于下电极的外部，绝缘套筒的高度小于下电极的高度，金属套筒紧套于绝缘套筒的外部，金属套筒的高度与下电极的高度基本相同。
绝缘套筒是由绝缘性能强的高分子材料制成。
绝缘套筒是由环氧树脂或电木制成。
金属套筒是由导电性能好、耐高温的金属材料制成。
金属套筒是由铜、钨合金或不锈钢制成。
金属套筒与下电极之间形成凹槽。
上电极和下电极为圆柱体。
金属套筒与下电极之间、金属套筒与绝缘套筒之间没有间隙。
上电极与下电极是由高密度石墨材料制成。
与现有技术相比，本发明气体开关存在以下优点：
1.金属套筒紧靠在绝缘套筒的外部，从而避免了因下电极严重烧蚀而导致的气体开关导通性能下降的问题，同时延长了气体开关的使用寿命。
2.上电极的下部和下电极的上部经过倒圆角处理，使上电极与下电极之间形成近似均匀电场，有效防止电场畸变。
3.金属套筒的上边缘朝外弯曲成U形，可防止上电极与下电极间施加电压时形成电场不均匀区域，从而改进了气体开关性能。
4.下电极与金属套筒之间形成的凹槽可以让等离子体向上电极方向运动，从而有效地保证气体开关的击穿和导通性能。
附图说明
图1为本发明气体开关的剖视图。
图2为本发明气体开关的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的气体开关包括金属套筒1、下电极2、绝缘套筒3和上电极4。
上电极4与下电极2是由高密度石墨材料制成并呈轴向对称设置。
上电极4的下部和下电极2的上部经过倒圆角处理，使上电极4与下电极2之间形成近似均匀电场，有效防止电场畸变。
绝缘套筒3紧套于下电极2的外部，绝缘套筒3的高度小于下电极2的高度。
金属套筒1紧套于绝缘套筒3的外部，金属套筒1的高度与下电极2的高度基本相同，金属套筒1的上边缘朝外弯曲成U形，以防止上电极4与下电极2间施加电压时形成电场不均匀区域，影响气体开关性能。
绝缘套筒是由绝缘性能强的高分子材料，例如环氧树脂或电木等制成。
金属套筒是由导电性能好、耐高温的金属材料，例如铜、钨合金或不锈钢等制成。
在本实施方式中，上电极4、下电极2为圆柱体，二者的高度均为40mm，直径为80mm，绝缘套筒3的高度为25mm，厚度为6mm。
金属套筒1与下电极2之间、金属套筒1与绝缘套筒3之间没有间隙。
金属套筒1的上部经过倒圆角处理，以防止上电极4与下电极2间施加电压时形成电场极不均匀区域而影响开关性能。
本发明的工作原理如下：在工作时，通过充电装置施加一定的电压在上电极4与下电极2之间，使两者之间形成一定的电场，在将触发脉冲电压施加于金属套筒1时，金属套筒1与下电极2之间凹槽处的气体间隙被击穿，从而形成大量带电粒子，并在洛伦兹力的作用下向凹槽外部方向运动，带电粒子在上电极4与下电极2之间电场的作用下向上电极4运动，进而由流注理论中流注的发展过程在上电极4与下电极2之间形成贯穿的流注通道，从而导致开关主间隙击穿。由于施加触发脉冲电压时下电极2与金属套筒1发生放电，此时放电烧蚀区域是下电极2的侧面和金属套筒1的内侧，避免了传统的触发针式三电极开关存在的、触发针严重烧蚀而影响气体开关导通性能并缩短气体开关使用寿命的问题；同时，下电极2的侧面与金属套筒1发生放电时产生的等离子体沿着凹槽向外部运动，在电场的作用下迅速向上电极4移动，快速形成贯穿上电极4与下电极2的放电通道，可以有效的保证开关的击穿。
Claims (9)
1.一种气体开关，包括上电极、下电极、绝缘套筒、金属套筒，其特征在于：所述上电极与所述下电极呈轴向对称设置，所述上电极的下部和所述下电极的上部经过倒圆角处理，所述金属套筒的上边缘朝外弯曲成U形，所述绝缘套筒紧套于所述下电极的外部，所述绝缘套筒的高度小于所述下电极的高度，所述金属套筒紧套于所述绝缘套筒的外部，所述金属套筒的高度与所述下电极的高度基本相同。
2.根据权利要求1所述的气体开关，其特征在于：所述绝缘套筒是由绝缘性能强的高分子材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的气体开关，其特征在于：所述绝缘套筒是由环氧树脂或电木制成。
4.根据权利要求1所述的气体开关，其特征在于：所述金属套筒是由导电性能好、耐高温的金属材料制成。
5.根据权利要求1或2所述的气体开关，其特征在于：所述金属套筒是由铜、钨合金或不锈钢制成。
6.根据权利要求1所述的气体开关，其特征在于：所述金属套筒与所述下电极之间形成凹槽。
7.根据权利要求1所述的气体开关，其特征在于：所述上电极和所述下电极为圆柱体。
8.根据权利要求1所述的气体开关，其特征在于：所述金属套筒与所述下电极之间、所述金属套筒与所述绝缘套筒之间没有间隙。
9.根据权利要求1所述的气体开关，其特征在于：所述上电极与所述下电极是由高密度石墨材料制成。
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