CN103427402A - 一种高压脉冲电容器过压保护与释能装置 - Google Patents

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Abstract

一种高压脉冲电容器过压保护与释能装置，其气囊（10）通过导气管（11）连接在绝缘筒（1）侧面的圆孔上。静电极（2）和动电极（3）置于绝缘筒（1）内，静电极（2）尾部固定在绝缘筒（1）下端板中心圆孔内，动电极（3）尾部固定在活塞板（4）的中心圆孔内。动电极（3）的尾端通过绝缘杆（8）连接到牵引杆（6）的一端，牵引杆（6）的另一端插入管式电磁铁（5）的中心孔内。牵引杆（6）上套接弹簧（7）。管式电磁铁（5）加电后吸引牵引杆（6），带动动电极（3）和活塞板（4）向左移动，使动电极（3）和静电极（2）之间产生间距。

Description

一种高压脉冲电容器过压保护与释能装置
技术领域
本发明涉及一种磁脉冲成形系统中高压脉冲电容器的过压保护与释能装置。
背景技术
磁脉冲成形又称电磁成形，是50年代于国外兴起的一种利用强脉冲磁场对受磁压力作用的金属坯料进行塑性加工的高效率成形技术。这种加工方法具有大幅度提高材料的成形极限、成形工件精度高、便于实现自动化生产的特点，是一种绿色环保的成形过程。磁脉冲成形系统通常为能产生冲击大电流的LC回路，原理为：通过高压充电机对高压脉冲电容器充电，在高压脉冲电容器中储存能量，然后闭合高压开关，脉冲电容器通过高压开关和成形线圈进行放电，产生瞬时变化的强脉冲电流，从而在线圈周围建立强脉冲磁场，处在磁场中的金属工件受到磁场力的作用，从而实现对金属工件的成形加工。
由于人为操作失误或者高压充电机发生故障，充电电压超过磁脉冲成形系统中高压脉冲电容器的电压安全阈值时，高压脉冲电容器将会发生电压击穿，损坏高压脉冲电容器和附属设备，严重时甚至会危及人身安全，因此必须要对高压脉冲电容器进行过压保护。传统的高压脉冲电容器的过压保护方法就是在高压脉冲电容器两端并联一个压敏电阻，但压敏电阻的通流能力有限，容易被烧毁，并且压敏电阻的击穿导通电压为恒定值，不可调节。另外磁脉冲成形系统放电后，高压脉冲电容器上会残存有一点的能量，需要释能装置将其释放干净，以免造成触电事故。
发明内容
本发明的目的是克服现有高压脉冲电容器过压保护设备的缺陷，提出一种同时具备过压保护和残余能量释放功能的新装置。
本发明的过压保护与释能装置包括绝缘筒、静电极、动电极、活塞板、气囊、管式电磁铁和牵引杆。所述的绝缘筒为上端敞口下端密封的圆柱筒。绝缘筒下端板中心开有圆孔，用来固定所述静电极的尾部。绝缘筒侧面开有一个圆孔用于进出气体。绝缘筒侧面用于进出气体的圆孔上安装有一个导气管，导气管的另一端连接所述的气囊。所述的活塞板直径比绝缘筒的内径略小。活塞板中心开有圆孔用来固定动电极的尾部，活塞板侧壁中部开有半圆形的凹槽，凹槽中镶嵌有一个与凹槽直径相同的密封胶圈。活塞板从绝缘筒上端所开的敞口塞入绝缘筒。活塞板侧壁通过密封胶圈与绝缘筒内壁形成密封。绝缘筒内壁涂有润滑剂，活塞板能够沿着绝缘筒内壁上下移动。所述的静电极和动电极结构完全相同，其整体形状近似为蘑菇状，头部为较大直径的具有圆弧过度面的圆柱，尾部为直径稍小的长圆柱。静电极和动电极均放置在绝缘筒内部。静电极的尾部从绝缘筒下端板中心的圆孔穿出，静电极尾部与绝缘筒下端板中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封。动电极的尾部从活塞板中心的圆孔穿出，动电极尾部与活塞板中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封。动电极的尾端通过一个绝缘杆连接到所述的牵引杆的一端，牵引杆的另一端插入到所述的管式电磁铁的中心孔内。牵引杆上套接一个弹簧。绝缘筒和气囊内充有干燥的氮气。
当给管式电磁铁加电后，管式电磁铁对牵引杆产生吸引力，此牵引力克服弹簧的弹力使牵引杆带动动电极和活塞板向左移动，动电极将会和静电极产生间距，气囊中的氮气将会流入绝缘筒，从而保持绝缘筒中的气压不变。增大管式电磁铁供电电源的电压，使管式电磁铁对牵引杆的吸引力变大，牵引杆带动动电极和活塞板向左移动的位移增大，动电极和静电极之间的间距变大。减小管式电磁铁供电电源的电压，使管式电磁铁对牵引杆的吸引力变小，在弹簧的弹力作用下牵引杆带动动电极和活塞板向右移动，动电极和静电极之间的间距变小，绝缘筒内的氮气部分流入气囊，维持绝缘筒内的气压不变。断开管式电磁铁供电电源，动电极与静电极接触在一起。
所述静电极的尾部通过导线串联一个电阻，然后同大地相连。动电极的尾部连接到高压脉冲电容器的正极上。当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行过压保护时，通过调节管式电磁铁供电电源的电压值来调节动电极与静电极之间的间距，从而调节动电极与静电极之间的击穿导通电压，此击穿导通电压即为高压脉冲电容器的过压保护阈值电压。当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行残余能量释放时，断开管式电磁铁供电电源，动电极和静电极接触导通，高压脉冲电容器通过电阻对大地放电。
附图说明
图1为高压脉冲电容器的过压保护与释能装置结构示意图。
图中：1绝缘筒、2静电极、3动电极、4活塞板、5管式电磁铁、6牵引杆、7弹簧、8绝缘杆、9密封胶圈、10气囊、11导气管、12电阻、13导线、14大地。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如附图所示，本发明的过压保护与释能装置包括绝缘筒1、静电极2、动电极3、活塞板4、气囊10、管式电磁铁5和牵引杆6。所述的绝缘筒1为上端敞口下端密封的圆柱筒。绝缘筒1下端板中心开有圆孔，用来固定所述静电极2的尾部。绝缘筒1侧面开有一个圆孔用来进出气体，绝缘筒1侧面用于进出气体的圆孔安装有一个导气管11，导气管11的另一端连接所述的气囊10。绝缘筒1和气囊10内充有干燥的氮气。所述的活塞板4直径比绝缘筒1的内径略小。活塞板4中心开有圆孔用来固定动电极3的尾部，活塞板4侧壁中部开有半圆形的凹槽，凹槽中镶嵌有一个与凹槽直径相同的密封胶圈9。活塞板4从绝缘筒1的上端敞口塞入绝缘筒1，活塞板4侧壁通过密封胶圈9与绝缘筒1内壁形成密封。绝缘筒1内壁涂有润滑剂，活塞板4能够沿着绝缘筒1内壁上下移动。所述的静电极2和动电极3结构完全相同，其整体形状近似为蘑菇状，头部采用较大直径的具有圆弧过度面的圆柱，尾部为直径稍小的长圆柱。静电极2和动电极3都放置在绝缘筒1内部。静电极2的尾部从绝缘筒1下端板中心的圆孔穿出，静电极2尾部与绝缘筒1下端板中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封。动电极3尾部从活塞板4中心的圆孔穿出，动电极3尾部与活塞板4中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封。动电极3的尾端通过一个绝缘杆8连接到所述的牵引杆6一端，牵引杆6另一端插入到所述的管式电磁铁5的中心孔内。牵引杆6上套接一个弹簧7。
当给管式电磁铁5加电后，管式电磁铁5对牵引杆6产生吸引力，牵引杆6克服弹簧7的弹力从而带动动电极3和活塞板4向左移动，动电极3将会和静电极2产生间距，气囊10中的氮气将会流入绝缘筒1，从而保持绝缘筒1中的气压不变。增大管式电磁铁5供电电源的电压，使管式电磁铁5对牵引杆6的吸引力变大，牵引杆6带动动电极3和活塞板4向左移动的位移增大，动电极3和静电极2之间的间距变大。减小管式电磁铁5供电电源的电压，使管式电磁铁5对牵引杆6的吸引力变小，在弹簧7的弹力作用下牵引杆6带动动电极3和活塞板4向右移动，动电极3和静电极2之间的间距变小，绝缘筒1内的氮气部分流入气囊10，维持绝缘筒1内的气压不变。断开管式电磁铁5供电电源，动电极3与静电极2接触。
所述静电极2的尾部通过导线13串联一个电阻12，然后同大地14相连。动电极3的尾部连接到高压脉冲电容器的正极上。当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行过压保护时，通过调节管式电磁铁5供电电源的电压值来调节动电极3与静电极2之间的间距，从而调节动电极3与静电极2之间的击穿导通电压，此击穿导通电压即为高压脉冲电容器的过压保护阈值电压。当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行残余能量释放时，断开管式电磁铁5供电电源，动电极3和静电极2接触导通，高压脉冲电容器通过电阻12对大地14放电。

Claims (7)

1.一种高压脉冲电容器过压保护与释能装置,其特征在于，所述的过压保护与释能装置包括绝缘筒（1）、静电极（2）、动电极（3）、活塞板（4）、气囊（10）、管式电磁铁（5）和牵引杆（6）；所述的绝缘筒（1）为上端敞口下端密封的圆柱筒；绝缘筒（1）的下端板中心开有圆孔用来固定所述静电极（2）的尾部，绝缘筒（1）侧面开有一个圆孔用来进出气体；绝缘筒（1）侧面的圆孔安装有导气管（11），导气管（11）的另一端连接所述的气囊（10）；所述的活塞板（4）中心开有圆孔用来固定所述动电极（3）的尾部；活塞板（4）从绝缘筒（1）的上端敞口塞入绝缘筒（1），静电极（2）和动电极（3）均放置于绝缘筒（1）内；静电极（2）的尾部从绝缘筒（1）下端板中心的圆孔穿出；动电极（3）的尾部从活塞板（4）中心的圆孔穿出；动电极（3）的尾端通过绝缘杆（8）连接到所述的牵引杆（6）的一端，牵引杆（6）的另一端插入所述的管式电磁铁（5）的中心孔内；牵引杆（6）上套接有弹簧（7）。
2.按照权利要求1所述的过压保护与释能装置，其特征在于，所述的活塞板（4）的直径比绝缘筒（1）的内径略小；活塞板（4）侧壁中间开有半圆形的凹槽，凹槽中镶嵌有一个与凹槽直径相同的密封胶圈（9）；活塞板（4）从绝缘筒（1）的上端敞口塞入绝缘筒（1），活塞板（4）侧壁通过密封胶圈（9）与绝缘筒（1）内壁形成密封；绝缘筒（1）内壁涂有润滑剂，活塞板（4）能够沿着绝缘筒（1）内壁上下移动。
3.按照权利要求1所述的过压保护与释能装置，其特征在于，所述的静电极（2）和动电极（3）结构相同，其整体形状近似为蘑菇状，头部采用较大直径的具有圆弧过度面的圆柱，尾部为直径稍小的长圆柱。
4.按照权利要求1所述的过压保护与释能装置，其特征在于，所述的静电极（2）的尾部与绝缘筒（1）下端板中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封；所述的动电极（3）的尾部与活塞板（4）中心圆孔之间的缝隙采用环氧胶填充，形成密封。
5.按照权利要求1所述的过压保护与释能装置，其特征在于，所述的绝缘筒（1）和气囊（10）内充有干燥的氮气。
6.按照权利要求1至5的任何一项所述的过压保护与释能装置，其特征在于，所述的管式电磁铁（5）加电后，管式电磁铁（5）对牵引杆（6）产生吸引力，牵引杆（6）克服弹簧（7）的弹力，从而带动动电极（3）和活塞板（4）向左移动，动电极（3）将会和静电极（2）产生间距，气囊（10）中的氮气流入绝缘筒（1），以保持绝缘筒（1）中的气压不变；增大管式电磁铁（5）供电电源的电压，管式电磁铁（5）对牵引杆（6）的吸引力变大，牵引杆（6）带动动电极（3）和活塞板（4）向左移动的位移增大，动电极（3）和静电极（2）之间的间距变大；减小管式电磁铁（5）供电电源的电压，管式电磁铁（5）对牵引杆（6）的吸引力变小，在弹簧（7）的弹力作用下牵引杆（6）带动动电极（3）和活塞板（4）向右移动，动电极（3）和静电极（2）之间的间距变小，绝缘筒（1）内的氮气部分流入气囊（10），维持绝缘筒（1）内的气压不变；断开管式电磁铁（5）供电电源，动电极（3）与静电极（2）接触。
7.按照权利要求1至5的任何一项所述的过压保护与释能装置，其特征在于，所述静电极（2）的尾部通过导线（13）串联一个电阻（12），然后同大地（14）相连；动电极（3）的尾部连接到高压脉冲电容器的正极上；当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行过压保护时，通过调节管式电磁铁（5）供电电源的电压值来调节动电极（3）与静电极（2）之间的间距，从而调节动电极（3）与静电极（2）之间的击穿导通电压，此击穿导通电压即为高压脉冲电容器的过压保护阈值电压；当需要本发明的过压保护与释能装置对高压脉冲电容器进行残余能量释放时，断开管式电磁铁（5）供电电源，动电极（3）与静电极（2）接触导通，高压脉冲电容器通过电阻（12）对大地（14）放电。
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