[发明专利]一种强迫循环冷却的管道式水电阻装置

说明书

本发明公开了一种强迫循环冷却的管道式水电阻装置，属于水电阻领域，包括：高电位电极模块，内部中空的U形管，U形管的两个端口处设置有具有多个通孔的高电位电极板；地电位电极模块，包括两个中空管，各中空管的一端口处设置有具有多个通孔的地电位电极板；水循环模块，包括供水单元和两个绝缘管；绝缘管的两端分别对应连接中空管的一端口和U形管端口，使得两个绝缘管形成并联水电阻；供水单元设置有出水管和进水管，出水管与一中空管的另一端口连接；供水单元以设定流速提供水并在各连通管内循环冷却排出，并经进水管进入供水单元回收。通过供水单元提供流动水强迫循环冷却，极大增加散热，增加水电阻的阻值精确度、稳定性和耐受放电时间。

技术领域

本发明属于水电阻领域，更具体地，涉及一种强迫循环冷却的管道式水电阻装置。

背景技术

随着国际国内核聚变领域、高电压电力传输领域的发展，千伏至兆伏级别的高压电源需求越来越大。涉及到电源及其功率器件的测试对电阻负载要求很高。传统干电阻一般电压等级和阻值固定不可调整，其发热量巨大，通常采用自然散热或风冷散热，散热效果不理想，极大地限制了装置的运行时间。相较而言，水电阻具有更好的散热效果。

然而，现有水电阻有的制成了开放的水箱式结构，这种结构的电阻误差太大，无法精确计算，而且自然散热限制了其运行时间和运行电流。有的现有水电阻制成了带有循环冷却的结构，但是仍然采用水箱作为电阻主体，散热仍然有限，电阻不准确，而且体积大，绝缘要求高。这些水电阻仅适用于电压不高、功率不大的短脉冲电源放电测试。因此，目前迫切需要一种散热良好、阻值精确、绝缘可靠的水电阻装置，来满足百千千伏级别测试和放电的大功率长脉冲试验需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种强迫循环冷却的管道式水电阻装置，其目的在于通过供水单元提供流动水强迫循环冷却，极大增加散热，增加水电阻的阻值精确度、稳定性和耐受放电时间。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种强迫循环冷却的管道式水电阻装置，包括：高电位电极模块，内部中空的U形管，所述U形管的两个端口处设置有高电位电极板，所述高电位电极板中设置有多个通孔；地电位电极模块，包括两个中空管，各所述中空管的一端口处设置有地电位电极板，所述地电位电极板中设置有多个通孔；水循环模块，包括供水单元和两个绝缘管；所述中空管、绝缘管和U形管端口一一对应连接，且所述绝缘管的两端分别连接所述中空管的一端口和所述U形管端口，使得所述两个绝缘管形成并联水电阻；所述供水单元设置有出水管和进水管，所述出水管与一所述中空管的另一端口连接；所述供水单元以设定流速提供水，并依次经所述出水管、一所述中空管、连接一所述中空管的绝缘管、U形管、连接另一所述中空管的绝缘管和另一所述中空管后流出，流出的水经所述进水管进入所述供水单元。

更进一步地，还包括泄压模块，连接所述高电位电极模块，用于在所述U形管内的压力高于压力阈值时对所述U形管、中空管和绝缘管进行泄压。

更进一步地，所述泄压模块包括进气阀、泄压机构和出气阀；所述泄压机构为侧面设置有垂直双孔的圆柱空腔且水平放置，且所述双孔分别与所述进气阀和出气阀的一端连通；所述进气阀的另一端连通所述U形管，所述出气阀与所述U形管之间的高度差不低于20cm。

更进一步地，还包括检测模块和控制模块；所述检测模块包括压力传感器、电流传感器和温度传感器，分别用于检测出水压力、流过水电阻的电流和水电阻温度；当所述出水压力、流过水电阻的电流和水电阻温度中的任一项超过其对应的阈值时，所述控制模块用于控制所述供水单元停止供水。

更进一步地，所述供水单元包括水泵和蓄水池；运行过程中，当所述水电阻温度变化时，所述控制模块还用于调整所述水泵的设定转速，并将所述设定转速与水泵的实际转速相减后，通过PID运算控制所述水泵的转速直至所述温度达到设定值。

更进一步地，所述进水管与所述蓄水池连通，经另一所述中空管后流出的水进入所述蓄水池中，所述蓄水池的蓄水量V_w满足：