伪火花放电开关电压跌落过程实验研究.pdfVIP

　第 15 卷 　第 5 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 15 ,No. 5 　 　2003 年 5 月 HIGH POWER LASER AND PARTICL E BEAMS May ,2003 　 文章编号 (2003) 伪火花放电开关电压跌落过程实验研究 谢建民 , 　邱毓昌 , 　孙岩洲 ( 西安交通大学 电气工程学院, 陕西 西安 710049 ) 　　摘 　要 : 　设计了典型参数下的伪火花放电开关 ,进行了空气介质下的电压特性实验 ,给出了伪火花开关 ( ) 放电电压与气压变化的关系曲线 ;测量了产生伪火花放电的气压范围 1～29Pa 和单间隙伪火花放电开关耐受 ( ) ( ) 电压的最大值 40kV ,测得了伪火花放电与辉光放电的转折点气压 29Pa ,并对实验结果进行了理论分析。 研究了伪火花放电开关电压跌落时间与放电电压的关系 ,首次将开关电压跌落过程分为暂态阶段和稳态阶段 , 讨论了放电电路参数 ,气体压力 ,开关结构和放电电压对电压跌落时间的影响。实验表明 ,在气压和开关结构 不变的条件下 ,暂态过程时间由放电电压决定 , 电压越高,则所需时间就越短 ;稳态过程时间由放电电路参数决 定 ,不受放电电压影响。 　　关键词 : 　伪火花放电开关 ; 脉冲功率技术 ; 耐受电压 ; 电压跌落 　　中图分类号 : TN134. 4 　　　　文献标识码 :A 　　伪火花放电是工作在巴申曲线最低点左侧的低气压空心阴极放电 ,首次发现于 20 世纪 50 年代 ,但由于其 ( 极为复杂的放电机理 ,因此直到八十年代才开始得到应用。伪火花放电间隙由两个在中心开有小孔 直径为 3 ) ( ) ～5mm 的圆柱形空心电极和位于空心阴极内部 或后面 的触发单元构成 ,两个电极中间以环状绝缘子支撑 , 极间距离为 3～5mm ,整个装置充以 H2 ,N2 ,He 或干燥空气 ,充气压力为 1～100Pa 。由于伪火花放电具有极快 ( 11 12 ) ( 4 5 2 ) 的电流上升陡度 10 ～10 A/ s ,超大的辉光电流密度 10 ～10 A/ cm , 良好的绝缘恢复特性以及 100 %的 反向电流通过能力等优异的特性 ,使其作为一种新型的高重复率高电压大电流的快速反应开关在气体激光器 , 粒子加速器 , 电除尘装置和某些医疗设备中得到成功应用,是继氢气闸流管和高气压放电间隙之后又一重要的 脉冲功率闭合开关[1～4 ] 。 　　伪火花放电电压的快速跌落过程是伪火花放电开关的重要特性 ,对电压跌落过程的研究 ,既可以为伪火花 放电开关的设计积累数据和经验 ,也是进一步理解和掌握伪火花放电过程与放电机理的基础。本文设计了典 型参数下的伪火花放电开关 ,进行了空气介质下的电压特性实验。研究了伪火花放电开关电压跌落时间与放 电电压的关系,首次将开关电压跌落过程分为暂态阶段和稳态阶段 ,讨论了放电电路参数 ,气体压力 ,开关结