高压兆伏级组合式低电感中储电容器及电磁脉冲模拟器制造技术

技术编号:28323876 阅读:33 留言:0更新日期:2021-05-04 13:04
本发明专利技术公开了一种高压兆伏级组合式低电感中储电容器,其包括高压极连接板、低压极连接板以及M条中储电容臂;高压极连接板和低压极连接板平行设置;M条中储电容臂位于高压极连接板和低压极连接板之间,且且M条中储电容臂沿圆周方向均匀分布;每条中储电容臂的高压端均与高压极连接板连接,每条中储电容臂的低压端均与低压极连接板连接;中储电容臂包括低压电极屏蔽板、磁压式低压电极、绝缘支撑环、磁压式中间电极、磁压式高压电极、高压电极屏蔽板以及绝缘筒;本发明专利技术的中储电容器结构有效的平衡了绝缘性能、电容值与电感三者之间关系,提升了电容器的性能指标。

【技术实现步骤摘要】
高压兆伏级组合式低电感中储电容器及电磁脉冲模拟器
本专利技术涉及一种电容器,主要涉及一种高压兆伏级组合式低电感中储电容器。
技术介绍
电磁脉冲模拟器是一种产生快前沿电磁脉冲的装置。其组成示意图如图1所示。一般常采用两级压缩电路来实现,也就是通过Marx电路、中储电路和峰化电路两级脉冲压缩来实现。Marx电路产生几百纳秒的脉冲,中储电路产生几十纳秒脉冲,峰化电路产生几纳秒脉冲。模拟器典型工作过程是:由初级脉冲产生器1产生一个前沿较慢的高压脉冲,通过高压脉冲输出端2给中储电容器3快速充电,中储电容器3充电到一定电压后,中储开关4击穿,中储电容器3给峰化电容器5快速充电,峰化电容器5充电到一定电压后,输出开关6击穿,快前沿电脉冲通过天线负载7传播,产生快前沿电磁脉冲场。其中,中储电容器3由系列电容模块串联而成。由于中储电容器的容值一般约几百pF,大部分采用气绝缘,为了使电容值稳定,需要用绝缘型材将陡化电容模块压紧,快前沿电磁脉冲场要求中储电容器电感较小,但同时又需要承受几MV的高电压,因此中储电容器结构的难点在于如何平衡绝缘、电容值与电感之间的关系。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中指出的中储电容器结构绝缘性能、电容值与电感三者之间关系难以平衡的问题,本专利技术提出了一种高压兆伏级组合式低电感中储电容器。同时本专利技术还提供一个采用高压兆伏级组合式低电感中储电容器的电磁脉冲模拟器。本专利技术采用的技术方案:提供了一种高压兆伏级组合式低电感中储电容器,包括高压极连接板、低压极连接板以及M条中储电容臂;高压极连接板和低压极连接板平行设置;M条中储电容臂位于高压极连接板和低压极连接板之间,且M条中储电容臂沿圆周方向均匀分布;M≥2;每条中储电容臂的高压端均与高压极连接板连接,每条中储电容臂的低压端均与低压极连接板连接;中储电容臂包括低压电极屏蔽板、磁压式低压电极、绝缘支撑环、磁压式中间电极、磁压式高压电极、高压电极屏蔽板以及绝缘筒;绝缘筒的上端安装高压电极屏蔽板,下端安装低压电极屏蔽板;低压电极屏蔽板上表面设置磁压式低压电极;磁压式低压电极和磁压式高压电极之间设置有多个磁压式中间电极;其中,最下层的磁压式中间电极下表面与磁压式低压电极的上表面之间、每个相邻两个磁压式中间电极之间、以及最上层的磁压式中间电极的上表面与磁压式高压电极的下表面之间均设置绝缘支撑结构;绝缘支撑结构包括绝缘薄膜层以及位于绝缘薄膜层上、下表面的绝缘支撑环;磁压式高压电极的上表面与高压电极屏蔽板接触。进一步地,上述磁压式高压电极、磁压式中间电极和磁压式低压电极均包括电极环以及嵌装于电极环内的永磁体;磁压式高压电极和磁压式低压电极内的永磁体磁极相反;最下层的磁压式中间电极与磁压式低压电极内的永磁体磁极相反;每相邻两个磁压式中间电极内的永磁体磁极相反;最上层的磁压式中间电极与磁压式高压电极内的永磁体磁极相反。进一步地,上述绝缘支撑环选用聚碳酸脂材料,厚度0.8mm,可以有效支撑绝缘薄膜,大大增加沿面距离至几十至百cm量级,同时防止薄膜出现过度下沉。进一步地,上述高压极连接板的外径小于低压极连接板的外径,从而使得整个中储电容器呈锥形结构,可减小中储回路电感。进一步地,上述绝缘薄膜层选用15微米双向拉伸表面粗化聚丙烯薄膜,该厚度薄膜击穿场强高。进一步地,所述电极环采用304不锈钢制作,低压电极屏蔽板和高压电极屏蔽板采用304不锈钢制作。本专利技术的有益效果是:本专利技术基于磁压接的电极介质阻挡放电技术、多层中间电极均匀分压的系统电场优化设计等技术解决了高压绝缘、电容值大小与电感之间相互制约的技术难题,提高了中储电容的工作电压,提升了模拟装置输出脉冲电压指标。1、本专利技术为了提高沿面击穿电压,设计了用于支撑绝缘薄膜层的绝缘支撑环,一方面可大大提高绝缘薄膜层的沿面距离,同时提高电负性气体SF6与自由电子碰撞概率,减小沿面闪络概率;另一方面由于中储电容为多层绝缘薄膜结构,层与层之间会存在静电吸附现象,绝缘支撑环的存在可以有效减小薄膜之间的吸附,提高绝缘安全。2、本专利技术为了增大电容值,设计了多条中储电容臂以圆周阵列布局的方式并联,一方面通过并联结构可减小中储电容电感,另一方面为中储开关预留空间位置,形成近似锥同轴结构,减小中储回路电感。3、本专利技术的电容器结构整体设计为圆周阵列组合结构,同时电容器整体放置于一定气压SF6腔体中,可以提高绝缘介质薄膜沿面的击穿电压,从而提高电容器的工作电压;4、为了提高单个电容器臂电场分布的均匀性,每条中储电容臂整体可设计为多个高压电极屏蔽板组成的多层均压结构,可以提高电场分布的均匀性。附图说明图1是典型电磁脉冲模拟器的结构示意图。图2是本专利技术实施例的整个中储电容结构图。图3是本专利技术实施例的单个中储电容臂的结构剖面图。附图标记如下:1-初级脉冲产生器、2-高压脉冲输出端、3-中储电容、4-中储开关、5-峰化电容、6-输出开关、7-天线负载、8-低压电极屏蔽板,9-绝缘支撑环、10-绝缘薄膜层、11-高压电极屏蔽板、12-气隙、13-磁压式高压电极、14-磁压式中间电极、15-磁压式低压电极、16-永磁体、17-绝缘筒、18-电极环、19-高压电极连接件、20-中储电容臂,21-低压电极环、22-上端高压电极连接件、23-下端高压电极连接件、24-腔体。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供一种高压兆伏级组合式低电感中储电容器的具体结构,如图2所示,包括高压极连接板19、低压极连接环21以及M条中储电容臂20;高压极连接板19和低压极连接环21平行设置;M条中储电容臂20位于高压极连接板19和低压极连接板21之间,且M条中储电容臂20沿圆周方向均匀分布;M≥2;本实施例中M取值为6;每条中储电容臂20的高压端均与高压极连接板19连接,每条中储电容臂20的低压端均与低压极连接环21连接;高压极连接板19的外径小于低压极连接板21的外径,从而使得整个中储电容器呈锥形结构,从而可减小中储回路电感;如图3所示,中储电容臂20包括低压电极屏蔽板8、磁压式低压电极15、绝缘支撑环9、磁压式中间电极14、磁压式高压电极13、高压电极屏蔽板11以及绝缘筒17;绝缘筒17的上端安装高压电极屏蔽板11,下端安装低压电极屏蔽板8;低压电极屏蔽板8上表面设置磁压式低压电极15;磁压式低压电极15和磁压式高压电极13之间设置有多个磁压式中间电极14;其中,最下层的磁压式中间电极14下表面与磁压式低压电极15的上表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压兆伏级组合式低电感中储电容器,其特征在于:/n包括高压极连接板、低压极连接板以及M条中储电容臂;/n高压极连接板和低压极连接板平行设置;/nM条中储电容臂位于高压极连接板和低压极连接板之间,且且M条中储电容臂沿圆周方向均匀分布;M≥2;/n每条中储电容臂的高压端均与高压极连接板连接,每条中储电容臂的低压端均与低压极连接板连接;/n中储电容臂包括低压电极屏蔽板、磁压式低压电极、绝缘支撑环、磁压式中间电极、磁压式高压电极、高压电极屏蔽板以及绝缘筒;/n绝缘筒的上端安装高压电极屏蔽板,下端安装低压电极屏蔽板;/n低压电极屏蔽板上表面设置磁压式低压电极;/n磁压式低压电极和磁压式高压电极之间设置有多个磁压式中间电极;/n其中,最下层的磁压式中间电极下表面与磁压式低压电极的上表面之间、每个相邻两个磁压式中间电极之间、以及最上层的磁压式中间电极的上表面与磁压式高压电极的下表面之间均设置绝缘支撑结构;/n绝缘支撑结构包括绝缘薄膜层以及位于绝缘薄膜层上、下表面的绝缘支撑环;/n磁压式高压电极的上表面与高压电极屏蔽板接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压兆伏级组合式低电感中储电容器,其特征在于:
包括高压极连接板、低压极连接板以及M条中储电容臂;
高压极连接板和低压极连接板平行设置;
M条中储电容臂位于高压极连接板和低压极连接板之间,且且M条中储电容臂沿圆周方向均匀分布;M≥2;
每条中储电容臂的高压端均与高压极连接板连接,每条中储电容臂的低压端均与低压极连接板连接;
中储电容臂包括低压电极屏蔽板、磁压式低压电极、绝缘支撑环、磁压式中间电极、磁压式高压电极、高压电极屏蔽板以及绝缘筒;
绝缘筒的上端安装高压电极屏蔽板,下端安装低压电极屏蔽板;
低压电极屏蔽板上表面设置磁压式低压电极;
磁压式低压电极和磁压式高压电极之间设置有多个磁压式中间电极;
其中,最下层的磁压式中间电极下表面与磁压式低压电极的上表面之间、每个相邻两个磁压式中间电极之间、以及最上层的磁压式中间电极的上表面与磁压式高压电极的下表面之间均设置绝缘支撑结构;
绝缘支撑结构包括绝缘薄膜层以及位于绝缘薄膜层上、下表面的绝缘支撑环;
磁压式高压电极的上表面与高压电极屏蔽板接触。


2.根据权利要求1所述的高压兆伏级组合式低电感中储电容器,其特征在于:所述磁压式高压电极、磁压式中间电极和磁压式低压电...

【专利技术属性】
技术研发人员:王海洋吴伟何小平陈伟谢霖燊孙楚昱肖晶程乐
申请(专利权)人:西北核技术研究所
类型:发明
国别省市:陕西;61

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