寬帶裝置閉合開(kāi)關(guān)常用介質(zhì)擊穿特性研究.pdf

1、目前研究室正承擔(dān)一種基于開(kāi)關(guān)振蕩器的寬帶裝置的項(xiàng)目研究，前期研究表明，開(kāi)關(guān)振蕩器閉合開(kāi)關(guān)的工作性能決定著寬帶裝置的輻射功率和能量效率。閉合開(kāi)關(guān)是一種場(chǎng)強(qiáng)均勻設(shè)計(jì)的自擊穿火花隙開(kāi)關(guān)，工作在快速充電條件下，在納秒量級(jí)充電時(shí)間內(nèi)承受電壓能上升至數(shù)百千伏。介質(zhì)擊穿是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程，已有的短脈沖介質(zhì)擊穿理論可以定性的解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但無(wú)法對(duì)擊穿過(guò)程進(jìn)行定量的描述，由于實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)定義等原因短脈沖擊穿實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的參考性不強(qiáng)。為了給閉合開(kāi)關(guān)的優(yōu)

2、化設(shè)計(jì)提供比較實(shí)用的數(shù)據(jù)參考，同時(shí)為了促進(jìn)納秒脈沖介質(zhì)擊穿領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)和理論研究的進(jìn)一步完善，本文對(duì)變壓器油、SF6和N2在高壓納秒脈沖作用下的擊穿特性開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究，主要工作包括以下幾方面：
　　1、設(shè)計(jì)了用于開(kāi)展納秒脈沖電介質(zhì)擊穿實(shí)驗(yàn)的擊穿實(shí)驗(yàn)裝置。分析了閉合開(kāi)關(guān)的主要特點(diǎn)，并采用儲(chǔ)能電容器通過(guò)電感對(duì)電容負(fù)載進(jìn)行快速充電的思路設(shè)計(jì)了一種開(kāi)關(guān)電極為場(chǎng)強(qiáng)均勻結(jié)構(gòu)的擊穿實(shí)驗(yàn)組件和一種電容儲(chǔ)能型的高壓脈沖驅(qū)動(dòng)源；通過(guò)電路仿真分析了中儲(chǔ)

3、電容器Cm、連線電感Lr和工作負(fù)載CL等部件參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置工作性能的影響；對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了初步的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)裝置能夠在開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)腔輸入端產(chǎn)生上升前沿10ns、峰值電壓200kV左右的充電脈沖，與仿真結(jié)果較吻合，證明了實(shí)驗(yàn)裝置能夠用于開(kāi)展高壓納秒脈沖電介質(zhì)擊穿特性實(shí)驗(yàn)研究。
　　2、設(shè)計(jì)了用于測(cè)量高頻實(shí)驗(yàn)信號(hào)的測(cè)量系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確探測(cè)開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)腔在擊穿過(guò)程中輸入輸出端的電壓信號(hào)，設(shè)計(jì)了一種同軸結(jié)構(gòu)的電容分壓器和相應(yīng)的測(cè)量回路，并

4、分析了信號(hào)頻率、補(bǔ)償電阻對(duì)測(cè)量系統(tǒng)工作性能的影響，然后通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的工作性能進(jìn)行了檢驗(yàn)，證明測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻實(shí)驗(yàn)信號(hào)的準(zhǔn)確測(cè)量。
　　3、利用設(shè)計(jì)的擊穿實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)變壓器油、SF6、N2在納秒脈沖作用下的擊穿特性開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。首先對(duì)變壓器油進(jìn)行了納秒脈沖擊穿實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合出了變壓器油電壓上升時(shí)間為4～10ns的經(jīng)驗(yàn)公式，同時(shí)還分析了循環(huán)與未循環(huán)、不同液體靜壓力以及輸入脈沖不同的上升前沿（10n