【技术实现步骤摘要】
本技术主要涉及脉冲开关，尤其涉及一种新型三电极气体火花开关。
技术介绍
1、在脉冲功率
，开关技术具有特殊重要的地位。它不仅决定了脉冲功率装置的输出特性，甚至是脉冲功率系统成败的关键。脉冲功率技术在技术上的特征是：高脉冲功率，短脉冲持续时间，高电压，大电流。开关性能的好坏直接影响脉冲功率装置的性能。脉冲功率技术装置中，开关首先起到隔离的作用，将充电回路和放电回路隔离开。如在电容储能、电感储能的脉冲功率技术装置中，都是靠开关来隔离充电回路和放电回路，以保证充电顺利地进行和放电时获得高功率。当充电回路充好电以后，通过开关闭合，接通放电回路，保证储能电容组储存的电能，在很短的时间内向负载传输高功率。
2、在脉冲功率
中使用的开关有特别的要求，它要能够传输高功率、具有快速动作时间和低分散性，同时要求开关电感和电阻均很小。开关不仅决定了脉冲功率装置的输出特性，甚至是脉冲功率系统成败的关键。
3、传统的气体间隙开关，为提高开关绝缘性能、重复工作频率，通常击穿间隙较大，同时为解决击穿间隙增加带来的电感增加，抖动增加的问题，进一步提高绝缘性能和重复工作频率，多伴随密闭空间，充以n2或sf6-n2气体，减少因为击穿间隙增加引起的火花电感、抖动，也造成由此带来的结构复杂、造价昂贵、不易操作、需在n2或sf6-n2气体中完成开关动作、触发极易于烧蚀的特点；而自击穿型气体火花开关多为两电极结构，系统具有结构简单，可靠性高，是比较理想的开关形式。而传统两电极结构的自击穿气体间隙开关，往往为保证开关绝缘特性，放电间隙过大
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新型三电极气体火花开关，结构简单、控制简便、运行可靠、寿命长，在保证开关绝缘性能、重复工作频率的前提下，实现常压空气环境中进行开关动作，开关放电时间短，击穿间隙极小，可以有效降低火花电感、开关导通压降，陡化脉冲电流、减少放电的分散性。
2、为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：
3、一种新型三电极气体火花开关，包括开关阳极、摆杆、开关阴极、伸缩驱动机构，所述摆杆竖向安装于开关阳极的上方、且上端与伸缩驱动机构的驱动端铰接，所述摆杆内穿设有中间电极、且中间电极的下端部靠近开关阳极的上端部设置，所述开关阴极横向从摆杆的侧壁活动穿入、用于与中间电极电连接，作业时所述伸缩驱动机构通过伸缩驱动摆杆以开关阴极为转轴点往复摆动、用于改变中间电极和开关阳极的间隙距离以实现开关通断。
4、作为上述技术方案的进一步改进：
5、所述中间电极和开关阳极为圆柱状，所述中间电极的下端部边沿以及开关阳极的上端部边沿均设有一圈圆形倒角部、以用于作业时减小放电间隙。
6、所述开关阳极上套设有开关阳极套筒，所述摆杆的下端部边沿以及开关阳极套筒的上端部边沿也均设有一圈圆形倒角部。
7、所述开关阴极穿设于摆杆的上侧1/3处、用于作业摆动时使中间电极快速接近开关阳极以缩短开关放电时间。
8、所述开关阴极露出摆杆外的一端处还设有开关阴极引出杆，所述开关阴极引出杆的下端通过紧固螺母和开关阴极紧固连接、以用于防止气隙放电，所述开关阴极和开关阴极引出杆上套设有绝缘套筒。
9、还包括固定板，所述固定板的一侧用于安装伸缩驱动机构，所述固定板的另一侧设有支撑块，所述支撑块和绝缘套筒连接。
10、所述摆杆的上端开设有缺口部、以用于使伸缩驱动机构的驱动端插入，所述驱动端通过横向设置的转轴和摆杆铰接。
11、所述伸缩驱动机构包括电磁铁驱动组件和传动杆，所述传动杆的一端和转轴铰接、且另一端和电磁铁驱动组件连接以用于驱动摆杆往复摆动。
12、所述电磁铁驱动组件内设有复位弹簧、用于当电磁铁驱动组件断电时通过传动杆复位运动驱动摆杆回到初始位置以实现开关断开。
13、所述绝缘套筒、摆杆、开关阳极套筒为聚乙烯材料制成，所述开关阳极、开关阴极、中间电极为钨铜合金制成。
14、与现有技术相比，本技术的优点在于：
15、一是本技术的三电极气体火花开关，通过特殊的结构形式和往复摆动配合关系，采用平面连杆机构原理，摆杆往复运动改变了杆内的中间电极和下方开关阳极的距离，中间电极运动轨迹和下方开关阳极互不干扰，快速实现开关通断。这种驱动形式使得摆杆内的中间电极快速接近开关阳极，大大缩短了开关放电时间。
16、二是本技术的三电极气体火花开关，通过特殊的结构形式和配合关系，开关断开状态时，摆杆内的中间电极和下方的开关阳极间具有足够绝缘长度，可在常压空气环境中保证高电压下的电极间绝缘。
17、三是本技术的三电极气体火花开关，摆杆内的中间电极在伸缩驱动机构控制下动作，开关可连续工作，并具有较低放电时延分散性；同时具有结构简单、控制简便、运行可靠、寿命长的优点。
18、四是本技术的三电极气体火花开关，由于击穿气隙小，进一步将中间电极和开关阳极的端面均采用具有圆形倒角的圆柱面，这能够进一步减小放电间隙、提高击穿电场强度，可以有效降低火花电感、开关导通压降，陡化脉冲电流和减少放电的分散性。
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1.一种新型三电极气体火花开关，其特征在于：包括开关阳极(1)、摆杆(2)、开关阴极(3)、伸缩驱动机构(4)，所述摆杆(2)竖向安装于开关阳极(1)的上方、且上端与伸缩驱动机构(4)的驱动端铰接，所述摆杆(2)内穿设有中间电极(5)、且中间电极(5)的下端部靠近开关阳极(1)的上端部设置，所述开关阴极(3)横向从摆杆(2)的侧壁活动穿入、用于与中间电极(5)电连接，作业时所述伸缩驱动机构(4)通过伸缩驱动摆杆(2)以开关阴极(3)为转轴点往复摆动、用于改变中间电极(5)和开关阳极(1)的间隙距离以实现开关通断。
2.根据权利要求1所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述中间电极(5)和开关阳极(1)为圆柱状，所述中间电极(5)的下端部边沿以及开关阳极(1)的上端部边沿均设有一圈圆形倒角部、以用于作业时减小放电间隙。
3.根据权利要求2所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述开关阳极(1)上套设有开关阳极套筒(11)，所述摆杆(2)的下端部边沿以及开关阳极套筒(11)的上端部边沿也均设有一圈圆形倒角部。
4.根据权利要求1所述的新型
5.根据权利要求3所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述开关阴极(3)露出摆杆(2)外的一端处还设有开关阴极引出杆(6)，所述开关阴极引出杆(6)的下端通过紧固螺母(62)和开关阴极(3)紧固连接、以用于防止气隙放电，所述开关阴极(3)和开关阴极引出杆(6)上套设有绝缘套筒(61)。
6.根据权利要求5所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：还包括固定板(7)，所述固定板(7)的一侧用于安装伸缩驱动机构(4)，所述固定板(7)的另一侧设有支撑块(8)，所述支撑块(8)和绝缘套筒(61)连接。
7.根据权利要求1所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述摆杆(2)的上端开设有缺口部、以用于使伸缩驱动机构(4)的驱动端插入，所述驱动端通过横向设置的转轴(21)和摆杆(2)铰接。
8.根据权利要求7所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述伸缩驱动机构(4)包括电磁铁驱动组件(41)和传动杆(42)，所述传动杆(42)的一端和转轴(21)铰接、且另一端和电磁铁驱动组件(41)连接以用于驱动摆杆(2)往复摆动。
9.根据权利要求8所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述电磁铁驱动组件(41)内设有复位弹簧、用于当电磁铁驱动组件(41)断电时通过传动杆(42)复位运动驱动摆杆(2)回到初始位置以实现开关断开。
10.根据权利要求5所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述绝缘套筒(61)、摆杆(2)、开关阳极套筒(11)为聚乙烯材料制成，所述开关阳极(1)、开关阴极(3)、中间电极(5)为钨铜合金制成。
...【技术特征摘要】
1.一种新型三电极气体火花开关，其特征在于：包括开关阳极(1)、摆杆(2)、开关阴极(3)、伸缩驱动机构(4)，所述摆杆(2)竖向安装于开关阳极(1)的上方、且上端与伸缩驱动机构(4)的驱动端铰接，所述摆杆(2)内穿设有中间电极(5)、且中间电极(5)的下端部靠近开关阳极(1)的上端部设置，所述开关阴极(3)横向从摆杆(2)的侧壁活动穿入、用于与中间电极(5)电连接，作业时所述伸缩驱动机构(4)通过伸缩驱动摆杆(2)以开关阴极(3)为转轴点往复摆动、用于改变中间电极(5)和开关阳极(1)的间隙距离以实现开关通断。
2.根据权利要求1所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述中间电极(5)和开关阳极(1)为圆柱状，所述中间电极(5)的下端部边沿以及开关阳极(1)的上端部边沿均设有一圈圆形倒角部、以用于作业时减小放电间隙。
3.根据权利要求2所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述开关阳极(1)上套设有开关阳极套筒(11)，所述摆杆(2)的下端部边沿以及开关阳极套筒(11)的上端部边沿也均设有一圈圆形倒角部。
4.根据权利要求1所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述开关阴极(3)穿设于摆杆(2)的上侧1/3处、用于作业摆动时使中间电极(5)快速接近开关阳极(1)以缩短开关放电时间。
5.根据权利要求3所述的新型三电极气体火花开关，其特征在于：所述开关阴极(3)露出摆杆(2)外的一端处还设有开关阴极引出...
【专利技术属性】
技术研发人员：张爱华，安俊锦，朱亮，任继炜，韦应芳，王正鹏，陶发祥，李煜窈，王震，栗勃森，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：
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