技术领域
[0001] 本实用新型涉及开关技术领域，特别涉及一种球隙自动可调的放电可控球隙开关。
背景技术
[0002] 球隙开关在脉冲功率系统中占有特殊的地位，球隙开关性能的好坏直接影响着到输出脉冲的技术参数，尤其是输出脉冲的上升时间。球隙开关一般在高压下工作，运行环境恶劣，触发过程中的击穿现象和球隙开关
电极上的放电物理过程均十分复杂，因此，具有耐受高
电压强
电流、击穿时延短且分散性小、电感和
电阻小、电极烧蚀小等特性并能稳定工作的各种类型球隙开关的研发，是当前脉冲技术中的一个重要课题。新兴的电
力电子开关由于其开断速度快，导通压降小，无开关噪声等优点，受到越来越广泛的应用，但是由于受到开断电压和导通电流的限制，无法应用于高电压、大电流领域，因而在高电压、大电流领域依然采用传统的球隙作为整个试验回路的主电气开关。考虑到气体放电的恢复特性对球隙开断能力的影响，现有的绝大多数球隙开关做成了方便气体流动的开放式结构。这种球隙开关结构存在以下几个问题：一是垂直于放电球间隙的侧向空气流动在球隙开关将要击穿的过程中会增大球隙开关的放电分散性，在球隙开关导通的过程中也可能会改变
电弧的形状，甚至导致异常放电，从而增加放电可控的难度；二是为了防止球隙电极与周围的物体相互作用，开放式球隙开关用于产品中时需要与周围元器件保持较大的安全距离，从而影响到产品总体积的大小，降低了产品的便携性，即可移动性；三是触发深度(一定球间隙下，自然
击穿电压值与触发击穿电压值之比)不够；四是由于空气绝缘的恢复需要一定的时间，不能快速关断；五是球隙开关放电时球隙多采用手动调节，放电电压不确定，放电突然，可控性安全性差，同时放电时间和行程较长。因此，研制一套新型的球隙开关是十分必要的。实用新型内容
[0003] 为了解决
现有技术中放电可控球隙开关触发深度不够、不能快速关断球隙开关放电时球隙多采用手动调节，放电电压不确定，放电突然，可控性安全性差、难以被多人同时进行观察等问题，本实用新型
实施例提供了一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，避免了手动调节带来的安全隐患，在透明安装箱的下部设置标尺，便于有效控制左右半球的触发电压，在传统的全球球隙开关的
基础上减小了开关体积，增大了球隙开关的触发深度，提高了开关的工作电压和工作
频率，还可以在左半球电极与右半球电极产生电弧放电时进行视频拍摄和记录，同时供多人安全远程观察。
[0004] 所述技术方案如下：
[0005] 本实用新型实施例提供了一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，包括：透明安装箱、安装在所述透明安装箱内的球隙开关装置、拍摄单元、驱动单元以及无线通信单元；
[0006] 所述透明安装箱包括透明绝缘筒、设置所述透明绝缘筒下方的安装底座以及固定所述安装底座下方的
脚轮；
[0007] 所述球隙开关装置包括左、右半球电极，所述右半球电极为触发半球电极；所述右半球电极与第一固定
连接杆连接，所述左半球电极与第二固定连接杆连接；
[0008] 所述左半球电极具有左半球面，所述右半球电极具有与所述左半球面相对设置的右半球面；
[0009] 所述右半球电极上设有触发极，所述触发极包括触发针电极以及套设在所述触发针电极外的瓷管，所述触发针电极与所述瓷管的一端均向所述左半球电极延伸且均与所述右半球面齐平，所述触发针电极和所述瓷管齐平的端面上具有位于所述触发针电极和所述瓷管之间的触发间隙，所述触发针电极外具有一密闭的气流通道，空气通过所述气流通道将所述触发间隙中形成的电弧吹向主间隙以降低击穿电压，从而加深触发深度；
[0010] 所述球隙开关装置还设有用于触发所述触发极放电的触发装置；
[0011] 所述右半球电极
尾板上设置有用于流通压缩空气的
接口；
[0012] 所述第一固定连接杆下方设置有第一
支撑杆，所述第一固定连接杆与所述第一支撑杆垂直连接；所述第二固定连接杆下方设置有第二支撑杆，所述第二固定连接杆与所述第二支撑杆垂直连接；
[0013] 所述第一支撑杆下方设有第一滑
块，所述第一滑块的一侧设有同轴连接的用于调整球隙距离的驱动单元，所述驱动单元位于所述透明绝缘筒的外部；所述第二支撑杆下方设有固定块，与所述固定块固定连接有
导轨，所述第一滑块与所述导轨滑动连接；
[0014] 与所述第一滑块对应下方的底座上设置有标示球隙距离调整的标尺，所述第一滑块上设有
指针。
[0015] 根据本实用新型所述的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，所述拍摄单元设于所述透明安装箱的上部，所述拍摄单元包括摄像头以及用于固定所述摄像头的摄像底座。
[0016] 根据本实用新型所述的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，所述无线通信单元设置在所述拍摄单元的尾部，为蓝牙通信模块或WIFI无线数据通信模块。
[0017] 根据本实用新型所述的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，一控制单元通过控制所述驱动单元来调整左右半球电极的球隙距离。
[0018] 根据本实用新型所述的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，与所述用于流通压缩空气的接口连接有压缩空气管，所述压缩空气管连接有供气装置连接，所述供气装置用于向所述右半球电极提供压缩空气。
[0019] 根据本实用新型所述的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，所述触发装置为脉冲
变压器。
[0020] 根据本实用新型所述的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，所述触发针电极为不锈
钢制件，所述左半球电极和所述右半球电极均为
铜电极。
[0021] 根据本实用新型所述的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，所述指针通过指向所述标尺刻度来精确指示左右半球电极球隙调整距离。
[0022] 实施本实用新型提供的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，通过在球 隙开关装置上设置驱动单元，带动右半球电极移动，避免了手动调节带来的安全隐患，在透明安装箱的下部设置标尺，精确指示左右半球电极的球隙调制距离，便于有效控制左右半球的触发电压，通过采用左半球电极和右半球电极，在传统的全球球隙开关的基础上减小了开关体积；通过将触发极安装在右半球电极内，增大了球隙开关的触发深度，提高了开关的工作电压和工作频率，通过设置拍摄单元透过透明绝缘筒对球隙开关的主放电间隙周围空间进行了拍摄及并通过无线通信单元进行无线数据发送，可以在左半球电极与右半球电极产生电弧放电时进行视频拍摄和记录，同时供多人安全远程观察。
附图说明
[0023] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024] 图1是本实用新型实施例提供的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关的结构示意图；
[0025] 图2是本实用新型实施例提供的一种左、右半球电极结构示意图。
具体实施方式
[0026] 球隙开关性能的好坏直接影响着到输出脉冲的技术参数，尤其是输出脉冲的上升时间。球隙开关一般在高压下工作，运行环境恶劣，触发过程中的击穿现象和球隙开关电极上的放电物理过程均十分复杂，新兴的电力电子开关由于其开断速度快，导通压降小，无开关噪声等优点，受到越来越广泛的应用，但是由于受到开断电压和导通电流的限制，无法应用于高电压、大电流领域，因而在高电压、大电流领域依然采用传统的球隙作为整个试验回路的主电气开关。考虑到气体放电的恢复特性对球隙开断能力的影响，现有的绝大多数球隙开关做成了方便气体流动的开放式结构。
[0027] 本实用新型要解决的问题是：1、垂直于放电球间隙的侧向空气流动在球隙开关将要击穿的过程中会增大球隙开关的放电分散性，在球隙开关导通的过 程中也可能会改变电弧的形状，甚至导致异常放电，从而增加放电可控的难度；2、为了防止球隙电极与周围的物体相互作用，开放式球隙开关用于产品中时需要与周围元器件保持较大的安全距离，从而影响到产品总体积的大小，降低了产品的便携性，即可移动性；3、触发深度(一定球间隙下，自然击穿电压值与触发击穿电压值之比)不够；4、由于空气绝缘的恢复需要一定的时间，不能快速关断；5、球隙开关放电时球隙多采用手动调节，放电电压不确定，放电突然，可控性安全性差，同时放电时间和行程较长。
[0028] 图1是本实用新型实施例提供的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关的结构示意图，请参考图1，本实用新型实施例提供了一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，包括：透明安装箱10、安装在透明安装箱10内的球隙开关装置20、拍摄单元30、驱动单元21以及无线通信单元40。透明安装箱10包括透明绝缘筒13、设置透明绝缘筒13下方的安装底座11以及固定安装底座11下方的脚轮12。球隙开关装置20包括左、右半球电极(29a，29)，右半球电极29为触发半球电极。
[0029] 透明安装箱10上部的透明绝缘筒13，便于远处观察，透明绝缘筒13安装在透明安装箱10的底座上，透明绝缘筒13优选为尼龙材质，也可以采用玻璃等其他具有绝缘性能的透明材质。安装底座11下方有脚轮12，在实际实施的过程中可以根据需要确定安装底座11上的脚轮12的数量和
位置，便于放电可控球隙开关移动到特定的位置，大大提高了机动性。本
申请中放电球采用左、右半球电极(29a，29)，传统的放电球电极为球形电极，减少了放电球电极的体积。
[0030] 具体地，右半球电极29与第一固定连接杆296连接，左半球电极29a与第二固定连接杆29a2连接，左半球电极29a具有左半球面29a1，右半球电极29具有与左半球面29a1相对设置的右半球面291。
[0031] 进一步地，图2是本实用新型实施例提供的一种左、右半球电极(29a，29)结构示意图，请参考图2，右半球电极29上设有触发极，触发极包括触发针电极293以及套设在触发针电极293外的瓷管292，触发针电极293与瓷管292的一端均向左半球电极29a延伸且均与右半球面291齐平，触发针电极 293和瓷管292齐平的端面上具有位于触发针电极293和瓷管292之间的触发间隙，触发针电极293外具有一密闭的气流通道，压缩空气通过气流通道将触发间隙中形成的电弧吹向主间隙以降低击穿电压，从而加深触发深度，通过改进触发极结构能够使左右半球间隙的空气迅速产生畸变的
电场，降低触发电压，增加了球隙电极的触发深度、提高了工作电压和频率。
[0032] 本实用新型中的触发针电极293优选为
不锈钢制件，左半球电极29a和右半球电极材质优选为铜电极。
[0033] 球隙开关装置20还设有用于触发触发极放电的触发装置；触发装置优选为脉冲变压器，脉冲变压器的副边与右半球电极29的触发极连接，脉冲变压器的原边输入低压，副边输出高压脉冲到触发极。
[0034] 右半球电极29尾板上设置有用于流通压缩空气的接口，与用于流通压缩空气的接口连接有压缩空气管295，压缩空气管295连接有供气装置294连接，供气装置294用于向右半球电极29提供压缩空气。通过气流通道中供入压缩空气，能够迅速畸变球隙的空气电场，降低触发时延，触发结束时，迅速将触发极与右半球球面间的电子出去，使放电可控球隙开关迅速关断。
[0035] 具体地，第一固定连接杆296下方设置有第一支撑杆27，第一固定连接杆296与第一支撑杆27垂直连接；第二固定连接杆29a2下方设置有第二支撑杆28，第二固定连接杆29a2与第二支撑杆28垂直连接；第一支撑杆27下方设有第一滑块25，第一滑块25的一侧设有同轴连接的用于调整球隙距离的驱动单元21，驱动单元21位于透明绝缘筒13的外部；第二支撑杆28下方设有固定块26，与固定块26固定连接有导轨24，第一滑块25与导轨24滑动连接，与第一滑块25对应下方的底座上设置有标示球隙距离调整的标尺22，第一滑块25上设有指针23。
[0036] 驱动单元21驱动第一支撑杆27带动右半球电极29移动来调整左、右半球电极(29a，29)的球隙距离，在透明安装箱10安装底座11上对应于第一滑块25的位置上设置的标尺22以及设于第一滑块25上的指针23可以用来标示左，右半球电极29调整的距离，若设触发电压为U，球隙间距离为D，则两者的关系是：
[0037] U＝F(δD)； (1)
[0039] 由上面的关系式可以看出，在球隙间空气的相对密度和电场一定的情况下，球隙间距离与触发电压呈正相关关系，球隙间距离的不确定也会导致触发电压的不确定，进而会对放电可控球隙开关造成更大的损害；在一定情况下，当球隙间距离增大时，也对球隙中电场分布的影响加大，导致平均击穿强度减少，击穿电压的分散性增大，因此，球隙间距离对触发电压有着重要的影响，有必要对球隙间距离进行精确的控制。由于作用在可控球隙放电开关上的电压为脉冲变压器副边输出的几千伏甚至几十千伏的脉冲电压，触发的关开对可控球隙放电开关的损害很大，精确地控制触发球隙距离有利于左、右半球电极(29a，29)稳定触发，降低不稳定触发对可控球隙放电开关的损害。本实用新型通过设置的控制单元控制驱动单元21以及标尺22和指针23，能够精确地控制左、右半球电极(29a，29)的球隙间距，提高触发的
稳定性，降低了对放电开关的损害。
[0040] 进一步地，拍摄单元30设于透明安装箱10的上部，拍摄单元30包括摄像头以及用于固定摄像头的摄像底座31；无线通信单元40设置在拍摄单元30的尾部，无线通信单元40为蓝牙通信模块或WIFI无线数据通信模块。拍摄单元30用于对触发过程中的触发参数进行记录，例如，对触发开始和结束的时间，左、右半球电极(29a，29)的电弧，无线通信单元40设置在所述拍摄单元30的尾部，无线通信单元40通过采用蓝牙通信技术活WiFi技术将摄像到的触发参数传输到其他终端上，供工作人员参考和记录。
[0041] 实施本实用新型提供的一种球隙自动可调的放电可控球隙开关，通过设置驱动单元21，驱动右半球电极29移动，避免了手动调节带来的安全隐患，在透明安装箱10的下部设置标尺22，精确指示左、右半球电极(29a，29)的球隙调制距离，便于有效控制左、右半球(29a，29)的触发电压，通过采用左半球电极29a和右半球电极29，在传统的全球球隙开关的基础上减小了开关体积；通过将触发极安装在右半球电极29内，增大了球隙开关的触发深度，提高了开关的工作电压和工作频率，通过设置拍摄单元30透过透明绝缘筒13 对球隙开关的主放电间隙周围空间进行了拍摄及并通过无线通信单元40进行无线数据发送，可以在左半球电极29a与右半球电极29产生电弧放电时进行视频拍摄和记录，同时供多人安全远程观察。
[0042] 虽然以上描述了本实用新型的各种实施例，应当理解，其目的仅在于举例说明本实用新型，而不是对本实用新型的限制。本领域的技术人员知悉，在不离开本实用新型的精神和范围情况下，在形式上和细节上还可做各种的改变。因此，本实用新型的保护范围不当仅局限于以上描述的实施例，而应该依照
权利要求及其等同来限定。
