[发明专利]自由落体触发式微秒级三电极高压放电开关及放电方法

说明书

本发明涉及一种三电极高压放电开关及放电方法，特别涉及一种自由落体触发式三电极高压放电开关及放电方法，解决了实际工程应用中，对于要求时序放电时间关联精度为微秒到毫秒量级的，采用电触发高压放电开关成本太高，采用机械触发高压放电开关又无法达到要求的问题。该高压放电开关包括正电极、负电极及触发电极；其特殊之处在于：还包括电磁继电器；正电极和负电极水平并排同轴固定设置，二者之间设有放电间隙；电磁继电器固定设置在放电间隙上方；触发电极利用电磁继电器的电磁力吸附在电磁继电器的下端面上，且触发电极位于放电间隙的正上方；触发电极由铁磁材料制成，且其沿正电极中心与负电极中心连线方向的宽度尺寸小于放电间隙的尺寸。

技术领域

本发明涉及一种三电极高压放电开关及放电方法，特别涉及一种自由落体触发式三电极高压放电开关及放电方法。

背景技术

在高电压领域，高压放电开关通常用于控制开通高压间隙。高压放电开关开通方式一般分为电触发和机械触发两种。

参见图1，现有电触发高压放电开关一般采用三电极结构，即包括正电极01、触发电极03和负电极02；其工作原理如下：当正电极01和负电极02之间充电至预设电压后，给触发电极03上施加一高压脉冲信号，通过其扰动正电极01和负电极02之间的电场，使得正电极01和负电极02之间快速击穿，达到快速放电的目的。电触发高压放电开关三个电极之间的相对位置是固定的；其电触发动作时间在纳秒到微秒，具有关联精度高的优点，一般使用在需要高精度关联时序放电的场景；其缺点是需要配备高压触发器、系统复杂、造价昂贵、系统稳定性差、调试难度大。

参见图2，现有机械触发高压放电开关一般采用两电极结构，即包括正电极01和负电极02；其工作原理如下：当正电极01和负电极02之间充电至预设电压后，用机械触发元件04(比如电磁铁或者气动阀)的机械动作移动其中一个电极向另一个电极靠近，当两个电极距离足够接近时，两电极发生过压击穿。机械触发高压放电开关机械触发的动作时间一般在秒量级，关联精度非常差，适用于无时间关联或者时间关联要求非常低的时序放电场景；但是其具有设计简单、造价低廉、系统稳定度高、调试难度小的优点。

在实际工程应用中，往往会遇到一些要求时序放电时间关联精度为微秒到毫秒量级的，采用电触发高压放电开关成本太高，采用机械触发高压放电开关又无法达到要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种自由落体触发式三电极高压放电开关及放电方法，以解决在实际工程应用中，对于要求时序放电时间关联精度为微秒到毫秒量级的，采用电触发高压放电开关成本太高，采用机械触发高压放电开关又无法达到要求的技术问题。

本发明所采用的技术方案是，一种自由落体触发式三电极高压放电开关，包括正电极、负电极以及触发电极；其特殊之处在于：

还包括电磁继电器；

所述正电极和负电极水平并排同轴固定设置，二者之间设置有放电间隙；

所述电磁继电器固定设置在放电间隙的上方；

所述触发电极利用电磁继电器的电磁力吸附在电磁继电器的下端面上，且触发电极位于放电间隙的正上方；

所述触发电极由铁磁材料制成，且其沿正电极中心与负电极中心连线方向的宽度尺寸小于所述放电间隙的尺寸。

进一步地，所述触发电极下端面距离正电极中心与负电极中心连线的距离与该高压放电开关的触发延时时间和充电电压均正相关；

所述触发电极下端面距离正电极中心与负电极中心连线的距离加工精度误差为微米量级。这样，通过精确控制触发电极下端面距离正电极中心与负电极中心连线的距离，可精确控制该高压放电开关的触发延时时间，该高压放电开关的触发延时时间抖动为微秒量级。

进一步地，还包括壳体；