磁吹旋弧開關的研究.pdf

1、脈沖功率技術在科學試驗、國防、生物醫(yī)學以及環(huán)境保護等領域有著廣泛的應用,而脈沖功率技術的發(fā)展尤其是激光聚變主放大器能源系統(tǒng)要求作為關鍵元件之一的開關器件具有耐壓高、導通電流大、電荷轉(zhuǎn)移量大、電極燒蝕小、工作壽命長、可靠性高等性能。本文研究對象是磁吹旋弧開關。
　　提出磁吹旋弧開關的研制,介紹了此開關的基本工作原理、磁場下電弧的運動機制和電極燒蝕機理,提出減小電極燒蝕以提高開關性能指標和壽命的方法:(1)選用既難熔、侵蝕量又小的材料

2、作為開關電極;(2)外加磁場線圈,使電弧在磁場作用下弧點沿電極表面連續(xù)移動,從而使弧點熱流分散到大面積上,大大降低有效的比熱流,使電極燒蝕分散到較大面積上;(3)電極采用同軸圓柱結(jié)構,增大旋轉(zhuǎn)電弧與電極的作用面積,使電流密度大大減小;(4)設計形狀相對優(yōu)化的電極表面,使開關電極表面電場盡量均勻,這樣,放電起弧點分散性大,減小電極燒蝕。
　　設計了一種同軸圓柱結(jié)構、外加磁場線圈的磁場控制的旋弧開關,電極優(yōu)化設計保證開關間隙電場盡量均

3、勻,通過計算和仿真確定了滿足磁場要求的線圈尺寸和間距,給出了開關電弧的理論旋轉(zhuǎn)速度。
　　根據(jù)幾種常見電弧數(shù)學模型的分析和研究,本文提出電弧鏈式結(jié)構模型,并對模型的基本原理進行了論述,并根據(jù)這個模型進行了計算機程序模擬計算,得到在這樣情況下電弧的運動速度。
　　對開關進行了基本特性試驗,發(fā)現(xiàn)開關自擊穿電壓有些分散,平均自擊穿電壓為25kV左右,于理論計算值基本相同。對開關重復頻率回路進行了方案設計和參數(shù)設計。使用過壓重頻的方