CN104992797B - 同轴传输线高压隔离绝缘子 - Google Patents

同轴传输线高压隔离绝缘子 Download PDF

Info

Publication number
CN104992797B
CN104992797B CN201510381737.7A CN201510381737A CN104992797B CN 104992797 B CN104992797 B CN 104992797B CN 201510381737 A CN201510381737 A CN 201510381737A CN 104992797 B CN104992797 B CN 104992797B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
transmission line
holes
insulator
coaxial transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510381737.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104992797A (zh
Inventor
张喜波
孙旭
李鹏辉
刘胜
王利民
王俊杰
王刚
周金山
潘亚峰
林强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Institute of Nuclear Technology
Original Assignee
Northwest Institute of Nuclear Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Institute of Nuclear Technology filed Critical Northwest Institute of Nuclear Technology
Priority to CN201510381737.7A priority Critical patent/CN104992797B/zh
Publication of CN104992797A publication Critical patent/CN104992797A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104992797B publication Critical patent/CN104992797B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

本发明公开了一种同轴传输线高压隔离绝缘子，用于解决现有绝缘子承受电压低的技术问题。技术方案是包括锥形段、直段和非贯通孔，用于隔离脉冲功率驱动源同轴传输线高气压段与真空段以及内外筒之间的绝缘；绝缘子中心处有一用于置放同轴传输线内导体的轴向贯通孔，所述轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔，每组非贯通孔由多个周向均布的非贯通孔单元构成，所述非贯通孔单元开口处于直段的端面上；各组非贯通孔与所述轴向贯通孔同轴；由于绝缘子中心处的轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔，本发明能够满足MV级电压输出的脉冲功率驱动源的使用要求，同时绝缘子的重量减轻了30％以上，且结构力学强度变化在5％之内。

Description

同轴传输线高压隔离绝缘子
技术领域
本发明涉及一种绝缘子，特别是涉及一种同轴传输线高压隔离绝缘子。
背景技术
脉冲功率技术是将脉冲能量在时间尺度上进行压缩，以获得在20～100ns这样极短时间内的高峰值功率输出。脉冲功率技术目前已经应用到很多科学研究领域，成为有力的研究工具，例如：核爆模拟器、高能闪光X射线照相、惯性约束核聚变及高功率微波的产生等。上述应用需要高压电脉冲在真空环境中产生强流电子束，而绝缘子保证了高压电脉冲从同轴传输线到真空二极管中的传输。
参照图1。文献“强流束二极管绝缘子结构设计与实验研究强激光与粒子束，2009年第21卷第4期，617～620页”公开了一种二极管绝缘子，文献中的图1(a)所示，该绝缘子位于传输线大气压段3和真空二极管4之间。包括文献中结构的完整图示如图1(b)所示，高压气体火花开关1产生的高压电脉冲经同轴传输线在真空二极管4中产生强流电子束。图1(b)中传输线填充介质为变压器油或者高压气体，传输线高气压段2与高压气体火花主开关1连通，两部分均承受最高约1.5Mpa的高气压；传输线大气压段3填充介质为变压器油，与大气连通；传输线高气压段2与传输线大气压3段通过传输线绝缘子5隔离；传输线大气压段3与真空二极管4通过二极管绝缘子6隔离。现有的绝缘子承受气压和电压较低。
发明内容
为了克服现有绝缘子承受电压低的不足，本发明提供一种同轴传输线高压隔离绝缘子。该绝缘子包括锥形段、直段和非贯通孔，用于隔离脉冲功率驱动源同轴传输线高气压段与真空段以及内外筒之间的绝缘；绝缘子中心处有一用于置放同轴传输线内导体的轴向贯通孔，所述轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔，每组非贯通孔由多个周向均布的非贯通孔单元构成，所述非贯通孔单元开口处于直段的端面上；各组非贯通孔与所述轴向贯通孔同轴；由于绝缘子中心处的轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔，本发明能够满足MV级电压输出的脉冲功率驱动源的使用要求，同时减轻了绝缘子的重量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种同轴传输线高压隔离绝缘子，其特点是包括锥形段8、直段9和非贯通孔10，所述锥形段8锥度范围为35°～45°；绝缘子中心处有一用于置放同轴传输线内导体的轴向贯通孔，所述轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔10，每组非贯通孔10由多个周向均布的非贯通孔10单元构成，所述非贯通孔10单元开口处于直段9的端面上；各组非贯通孔10与所述轴向贯通孔同轴。
作为一种更优方案，所述非贯通孔10单元为圆柱状或圆锥状；
作为一种更优方案，所述绝缘子采用相对介电常数为4的尼龙材料制作；
作为一种更优方案，由内向外的N组非贯通孔10，各非贯通孔10单元的截面面积逐渐变大；
作为一种更优方案，由内向外的N组非贯通孔10，各非贯通孔10单元的深度逐渐变小；
作为一种更优方案，各相邻组的非贯通孔10单元呈间隙分布。
本发明的有益效果是：该绝缘子包括锥形段、直段和非贯通孔，用于隔离脉冲功率驱动源同轴传输线高气压段与真空段以及内外筒之间的绝缘；绝缘子中心处有一用于置放同轴传输线内导体的轴向贯通孔，所述轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔，每组非贯通孔由多个周向均布的非贯通孔单元构成，所述非贯通孔单元开口处于直段的端面上；各组非贯通孔与所述轴向贯通孔同轴；由于绝缘子中心处的轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔，本发明能够满足MV级电压输出的脉冲功率驱动源的使用要求，同时绝缘子的重量减轻了30％以上，且结构力学强度变化在5％之内。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是背景技术二极管绝缘子的工作原理示意图。
图2是本发明同轴传输线高压隔离绝缘子的工作原理示意图。
图3是本发明同轴传输线高压隔离绝缘子的剖视图。
图4是本发明同轴传输线高压隔离绝缘子的前视图。
图5是本发明同轴传输线高压隔离绝缘子无非贯通孔时信号传输曲线。
图6是本发明同轴传输线高压隔离绝缘子有非贯通孔时信号传输曲线。
图中，1-高压气体火花主开关，2-传输线高气压段，3-传输线大气压段，4-真空二极管，5-传输线绝缘子，6-二极管绝缘子，7-绝缘子，8-锥形段，9-直段，10-非贯通孔。
具体实施方式
以下实施例参照图2-6。
本发明同轴传输线高压隔离绝缘子包括锥形段8、直段9和非贯通孔10，所述锥形段8锥度范围为35°～45°；绝缘子中心处有一用于置放同轴传输线内导体的轴向贯通孔，所述轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔10，每组非贯通孔10由多个周向均布的非贯通孔10单元构成，所述非贯通孔10单元开口处于直段9的端面上；各组非贯通孔10与所述轴向贯通孔同轴；所述绝缘子结构强度满足高压隔离环境要求。
作为一种更优方案，所述非贯通孔10单元为圆柱状或圆锥状；
作为一种更优方案，所述绝缘子采用相对介电常数为4的尼龙材料制作；
作为一种更优方案，由内向外的N组非贯通孔10，各非贯通孔10单元的截面面积逐渐变大；
作为一种更优方案，由内向外的N组非贯通孔10，各非贯通孔10单元的深度逐渐变小；
作为一种更优方案，各相邻组的非贯通孔10单元呈间隙分布。
更具体的，锥形段8为中间空心(空心部分用于放置同轴传输线的内导体)、母线为直线的锥形体，结构如图3所示。锥形段8的锥度为35°，长度为1.28D。直段9与锥形段8构成一体。
直段9的内直径di为D，外径do为3.47D，长度为0.47D。通过直段9可以将绝缘子固定到同轴传输线外筒的两个法兰中间，如图2所示。
非贯通孔10沿圆周方向均布于直段9表面，结构如图4所示，非贯通孔10由6圈圆孔组成，每圈圆孔的个数为36个。从内圈到外圈圆孔的尺寸(直径×深度)分别为：第一圈为φ0.1D×1.25D，第二圈为φ0.12D×1D，第三圈为φ0.14D×0.8D，第四圈为φ0.18D×0.6D，第五圈为φ0.21D×0.4D，第六圈为φ0.125D×0.35D。
本发明的工作原理为：
脉冲功率驱动源产生的高压电脉冲通过同轴传输线传输，传输线的一侧为高压气体，另外一侧为真空。本发明的绝缘子主要用于隔离高压气体和真空以及同轴传输线内外导体之间绝缘。绝缘子的中间空心部分用于放置同轴传输线的内导体，锥形结构有利于真空中的绝缘。
本绝缘子使用的材料为尼龙，其相对介电常数εr＝4。假如本绝缘子不进行挖孔处理，此时直段9的阻抗其中β＝do/di＝3.47。经计算，Zr＝37Ω。传输线段阻抗设计为50Ω，此时存在比较大的阻抗失配，不利于脉冲信号的传输。
使用电磁仿真软件对挖孔后的绝缘子直段9部分电容进行计算，其单位长度电容Cr＝106.6pF。根据公式对绝缘子不挖孔时直段9部分电容进行计算(εo为真空介电常数)，其单位长度电容C0＝178.7pF。从公式中可以看到影响电容值大小的为相对介电常数，从而可以计算出挖孔绝缘子直段9的等效相对介电常数εro＝2.39，此时直段9的阻抗Z0＝48Ω，与传输线的阻抗匹配比较好，能够有效减小脉冲反射。
使用电磁仿真软件对脉冲信号的传输情况进行仿真，图5为绝缘子不进行挖孔处理时的仿真结果，图6为挖孔时的仿真结果。i1为输入端输入信号，o1,1为输入端反射信号，o2,1为输出端透射信号。图5中的输入端反射信号o1,1存在两个反射峰，图6中的o1,1曲线比较平缓，从而可以看出进行挖孔处理后能够有效抑制反射，利于脉冲信号的传播。

Claims (1)

1.一种同轴传输线高压隔离绝缘子，其特征在于：包括锥形段(8)、直段(9)和非贯通孔(10)，所述锥形段(8)锥度范围为35°～45°；绝缘子中心处有一用于置放同轴传输线内导体的轴向贯通孔，所述轴向贯通孔外周布有N组非贯通孔(10)，每组非贯通孔(10)由多个周向均布的非贯通孔(10)构成，所述非贯通孔(10)开口处于直段(9)的端面上；各组非贯通孔(10)与所述轴向贯通孔同轴；
所述非贯通孔(10)的形状是圆柱状或圆锥状任一种；
由内向外N组非贯通孔(10)的截面面积逐渐变大；
由内向外N组非贯通孔(10)的深度逐渐变小；
各相邻组的非贯通孔(10)呈间隙分布；
所述绝缘子的材料采用相对介电常数为4的尼龙制作。
CN201510381737.7A 2015-06-30 2015-06-30 同轴传输线高压隔离绝缘子 Active CN104992797B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510381737.7A CN104992797B (zh) 2015-06-30 2015-06-30 同轴传输线高压隔离绝缘子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510381737.7A CN104992797B (zh) 2015-06-30 2015-06-30 同轴传输线高压隔离绝缘子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104992797A CN104992797A (zh) 2015-10-21
CN104992797B true CN104992797B (zh) 2017-10-27

Family

ID=54304599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510381737.7A Active CN104992797B (zh) 2015-06-30 2015-06-30 同轴传输线高压隔离绝缘子

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104992797B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111161930B (zh) * 2020-01-03 2021-07-02 西北核技术研究院 一种具有复合结构的真空绝缘子及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102842394A (zh) * 2012-08-22 2012-12-26 河南平高电气股份有限公司 一种盆式绝缘子

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008282656A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Nichicon Corp 同軸ケーブルの外部導体と被接続体との接続構造
CN204374322U (zh) * 2014-12-16 2015-06-03 中国人民解放军63973部队 一种开域型横电磁波传输室阻抗匹配结构

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102842394A (zh) * 2012-08-22 2012-12-26 河南平高电气股份有限公司 一种盆式绝缘子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
强流束二极管绝缘子结构设计与实验研究;宋法伦 等;《强激光与粒子束》;20090428;第21卷(第4期);617-620 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104992797A (zh) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10400567B2 (en) Pipeline descaling and rock stratum fracturing device based on electro-hydraulic pulse shock waves
CN103516327B (zh) 高功率同轴结构过模表面波振荡器及太赫兹波产生方法
CN109185090A (zh) 一种多段式高效率脉冲等离子体推力器
CN205723436U (zh) 一种L波段，Ku波段双频可控高功率微波器件
CN105869972A (zh) 一种大跨波段双频可控相对论返波振荡器
CN104992797B (zh) 同轴传输线高压隔离绝缘子
CN105704901A (zh) 一种蜂窝型介质阻挡放电等离子体推进装置
CN106298407A (zh) 一种三频可控高功率微波器件
CN105122419A (zh) 用于中子发生的紧凑式高电压等离子体源
CN105261541A (zh) 高功率径向线相对论速调管放大器
CN201904538U (zh) 同轴屏蔽气体火花开关
CN104483607A (zh) 一种充气式紧凑型冲击电压发生装置
CN102013635B (zh) 同轴屏蔽气体火花开关
CN203491210U (zh) 一种行波管收集极
CN103441054B (zh) 一种行波管收集极
CN104901145A (zh) 一种连续波太赫兹表面波振荡器
CN204156086U (zh) 一种一体化的宽带高功率贴片阵列天线
CN104319465A (zh) 一种一体化的宽带高功率贴片阵列天线
CN206076016U (zh) 一种高频隔离变压器
Tian et al. Micro-cathode arc thruster using segmented insulated anode with a slit for micro-satellite propulsion
CN109149133B (zh) 双通道开关型高功率微波辐射器
CN205984887U (zh) 一种可调谐速调管放大器输出腔
CN204156074U (zh) 一种双路同步输出宽谱高功率脉冲产生器
CN204665428U (zh) 电场绝缘隔离装置
CN204697029U (zh) 一种超宽谱高功率四脉冲串产生装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant