CN106357106B - 一种极性快速转换的直流高压发生器及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极性快速转换的直流高压发生器，该发生器包括：绝缘筒(6)，直线排列在绝缘筒(6)内的高压硅堆(9)，绝缘筒(6)外壁上对称开孔且引出圆柱电极(5)；脉冲电容器(2)，其按绝缘要求分别固定在所述绝缘筒(6)外的两侧，连接杆(7)设置于所述脉冲电容器(2)和绝缘筒(6)外壁之间的空间内，用于连接所述脉冲电容器(2)和平板电极(3)；以及固定马达转轴(4)，其与绝缘筒(6)的一端连接，用于驱动绝缘筒(6)旋转。本发明还公开了利用该发生器实现极性快速转换方法。本发明的发生器整体结构紧凑，布置合理，既适用于敞开式的直流高压发生器，也适用于一体式的直流高压发生器。
Description
技术领域
本发明属于直流高压发生器技术领域，具体涉及一种极性快速转换的直流高压发生器。
背景技术
随着电力系统运行安全的要求提高，对系统里有些关键和重要设备除了做负极性的直流高压耐压试验外，有时还要做正极性的直流耐压试验，此时就需要直流高压发生器可快速便捷的进行极性变换。
直流高压发生器通常是做成一体的，方便携带，不可能进行极性变换，更换极性必须重新购一台同样电压等级的直流高压设备。高电压等级的直流高压发生器体积大、笨重，要进行更换，只能采用行车或起重机对直流高压发生器进行吊装来更换极性，在此过程中容易导致该设备损坏不可使用，还可能发生意外导致人员伤害。
专利文献CN202351279U公开了一种带有旋转硅堆的直流高压发生器，包括两列竖直排布的多级高压电容和呈Z字形连接在两列高压电容的连接点上的硅堆，所述相邻两个硅堆呈＜形连接在水平硅堆旋转轴上，所述硅堆旋转轴的一端设置有旋转传动装置。该发生器可以通过转动硅堆旋转轴来带动呈＜形的两支硅堆进行180度翻转，从而改变硅堆两端与高压电容的连接位置，达到改变直流高压发生器正负极性的效果。
但是，专利文献CN202351279U公开的直流高压发生器存在以下不足：硅堆旋转轴来带动呈＜形的两支硅堆进行180度翻转使得发生器体积增大、增加了一个单独的转轴在电容器旁、这种极性转换结构形式只适合敞开式的发生器，不适合一体式的直流高压发生器，此外，这种直流高压发生器只能电动转换，在特殊情况下使用不便。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种极性快速转换的直流高压发生器，其通过绝缘筒封装所述硅堆，绝缘筒外设置圆柱电极并与平板电极紧密接触，发生器整体结构紧凑，布置合理，减少了直流高压发生器转换所需的空间和体积，既适用于敞开式的直流高压发生器，也适用于一体式的直流高压发生器。
为实现上述目的，本发明提供一种极性快速转换的直流高压发生器，该发生器包括：
圆柱形的绝缘筒；
直线排列在绝缘筒内的高压硅堆，高压硅堆按绝缘要求固定封装在绝缘筒中，绝缘筒外壁上对称开孔且引出圆柱电极；
脉冲电容器，其按绝缘要求分别固定在所述绝缘筒外的两侧，连接杆设置于所述脉冲电容器和绝缘筒外壁之间的空间内，用于连接所述脉冲电容器和平板电极，所述平板电极与所述圆柱电极紧密接触；以及
固定马达转轴，其与绝缘筒的一端连接，用于驱动绝缘筒旋转，并带动所述圆柱电极旋转，从而使得所述圆柱电极与平板电极分离或接触，实现极性快速转换。
进一步地，每个所述脉冲电容器的端部引出两个平板电极，每个平板电极与相应地圆柱电极接触。
进一步地，所述圆柱电极采用黄铜、平板电极采用紫铜板材料加工，并均在其表面涂导电漆。
进一步地，所述平板电极与连接杆之间采用压簧套丝杆进行连接。
进一步地，所述圆柱电极的直径大于等于15mm，并对其端部倒圆角，倒圆半径为5mm。
进一步地，所述平板电极的直径大于等于30mm，并对其端部倒圆角，倒圆半径为30mm。
进一步地，所述绝缘筒每次旋转的角度为180°。
优选地，所述绝缘筒的一端连接有旋转把手，用于手动旋转所述绝缘筒。
作为本发明的另一个方面，提供一种利用所述的一种极性快速转换的直流高压发生器的极性快速转换方法，其包括以下步骤：
(1)切断极性快速转换的直流高压发生器的充电电源；
(2)接通极性快速转换的直流高压发生器脉冲电容地线，让极性快速转换的直流高压发生器充分放电；
(3)直接转动旋转把手或给所述马达通电，旋转把手或马达带动所述绝缘筒旋转，圆柱电极随绝缘筒转动并与平板电极分离，丝杆随压簧的作用后退2-3mm；
(4)当所述绝缘筒转到180°时，丝杆在压簧的作用下又被拉回，顶住平板电极，使得平板电极与圆柱电极紧密接触，实现正负极的转换。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的极性快速转换的直流高压发生器，通过绝缘筒封装所述硅堆，绝缘筒外设置圆柱电极并与平板电极紧密接触，发生器整体结构紧凑，布置合理，减少了直流高压发生器转换所需的空间和体积，既适用于敞开式的直流高压发生器，也适用于一体式的直流高压发生器。
(2)本发明的直流高压发生器减少了在对装置吊装时系统发生意外及对其他设备发生二次损害，可方便的实现直流高压极性转换，保证了系统工作的可靠性和便捷性。
(3)本发明的极性快速转换的直流高压发生器绝缘筒一端设置了旋转把手或马达，既可手动又可电动进行直流高压极性转换，方便实用。
附图说明
图1为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器涉及的结构剖视图；
图2为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器极性转换的示意图；
图3为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器涉及的平板电极1和圆柱电极1’的位置示意图；
图4为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器涉及的圆柱电极9和平板电极9’的位置示意图。
图1中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-高频高压输入端、2-脉冲电容器、3-平板电极、4-固定马达转轴、5-圆柱电极、6-绝缘筒、7-连接杆、8-直流高压输出端、9-高压硅堆、10-高压脉冲电容地线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器涉及的结构剖视图。如图1所示，该发生器包括：
绝缘筒6；
硅堆按直线排列，且硅堆排列按绝缘要求固定封装在绝缘筒6中，在绝缘筒6的外壁上(硅堆对应的位置)开孔且引出圆柱电极5；
再把高压脉冲电容器2按绝缘要求分别固定此绝缘筒6外的两侧，这样电容组和高压硅堆组成独立的两部分，两部分各自的绝缘设计分别单独进行，降低了绝缘设计的难度；
直流高压发生器的硅堆封装在绝缘筒6中，利用圆柱电极5将每个硅堆的引出线从两侧节点引出来，并与左右两侧电容柱引出来的平板电极3呈完全对称排列，整个直流高压发生器采用左电容柱、高压硅堆绝缘筒以及右电容柱竖直布局其结构；
日常工作时，所述圆柱电极5和平板电极3紧密接触；
如图1所示，该发生器还包括固定马达转轴4，其与绝缘筒6的一端连接，用于驱动绝缘筒6旋转，并带动所述圆柱电极5旋转，从而使得所述圆柱电极5与平板电极3分离或接触，实现极性快速转换。
本实施例中，每个所述脉冲电容器2的端部引出两个平板电极3，每个平板电极3与对相应地圆柱电极5接触。因此，按直流高压发生器电压等级要求，设直流高压发生器的级数为N，相应地，该发生器使用硅堆的数量为2N，电容器的数量也为2N。图1中所示的本实施例的级数设置为四级，但本发明中并不限于此，具体级数可以根据实际要求选择确定。
为了保证转换后各连接件间稳定可靠的连接，不至于在升压过程中产生火花放电影响其工作，采用弹性系数不一样的金属材料对接触电极进行加工，再在其表面涂导电漆保持接触紧密。本实施例中，所述圆柱电极5采用黄铜、平板电极3采用厚度2mm的紫铜板材料加工。
如图1所示，绝缘筒里硅堆与外部的连接采用黄铜圆柱杆作为一个整体连接，高压电容器2跟外部的连接采用压簧套丝杆和平板电极来实现，在平板电极的背部对称焊接M3的丝孔2个，先把带有平头螺杆M3的丝杆从电容器侧引出，再将压簧套上，且压簧长度大于丝杆长度约3～5圈，最后把丝杆固定在平板电极3上。
本实施例中，所述圆柱电极5的直径大于等于15mm，并对其端部倒圆角，倒圆半径为5mm。
本实施例中，所述平板电极3的直径大于等于30mm，并对其端部倒圆角，倒圆半径为30mm。
在本发明的优选实施例中，所述绝缘筒6的一端连接有旋转把手，用于手动旋转所述绝缘筒6。
图2为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器极性转换的示意图。如图2所示，点1为左柱第一台电容器上端部丝杆套压簧的平板电极，1’为第一个正极性硅堆在绝缘筒外的端部的圆柱电极；点9为第一个硅堆的负极性在绝缘筒外的端部的圆柱电极，点9’为右柱第一台电容器上端部丝杆套压簧的平板电极；点2为左柱第一台电容器的下端部丝杆套压簧的平板电极，2’为第二个负极性硅堆在绝缘筒外的端部圆柱电极；点10为第二个硅堆的正极性端在绝缘筒外的端部圆柱电极，点10’为右柱第一台电容器的下端部丝杆套压簧的平板电极；依次类推，硅堆1—8与对应点1'—8'，以及点9—16与对应点9'—16'在极性转换时的连接方式，使得对应节点能够实现稳定的机械连接，实现了快速的高压直流输出的极性变换方法。
图3为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器涉及的平板电极1和圆柱电极1’的位置示意图；图4为本发明实施例的一种极性快速转换的直流高压发生器涉及的圆柱电极9和平板电极9’的位置示意图。同理依次类推其它各个电极点的相应位置。
日常工作时，压簧顶住平板电极，两电极紧密接触。需要转换电极时，首先切断极性快速转换的直流高压发生器的充电电源，接通极性快速转换的直流高压发生器脉冲电容地线，让极性快速转换的直流高压发生器充分放电；旋转硅堆绝缘筒6底部把手(或给异步电机通电)时，整个绝缘筒6转动，硅堆外的圆柱电极5随绝缘筒的转动离开平板电极3，丝杆随压簧的作用后退2～3毫米，平板电极3整体后退；待绝缘筒6转到标识符号“+、-”处，即旋转角度为180°时，装有丝杆的弹簧又被弹回,使圆柱电极5和平板电极3紧密接触，实现了极性转换。
本发明的极性快速转换的直流高压发生器，通过绝缘筒封装所述硅堆，绝缘筒外设置圆柱电极并与平板电极紧密接触，发生器整体结构紧凑，布置合理，减少了直流高压发生器转换所需的空间和体积，既适用于敞开式的直流高压发生器，也适用于一体式的直流高压发生器。本发明的极性快速转换的直流高压发生器绝缘筒一端设置了旋转把手或马达，既可手动又可电动进行直流高压极性转换，方便实用。
此外，本发明的直流高压发生器减少了在对装置吊装时系统发生意外及对其他设备发生二次损害，可方便的实现直流高压极性转换，保证了系统工作的可靠性和便捷性。
本发明的实施例中给出了直流高压发生器的级数为4级，该发生器使用硅堆的数量为8级，电容器的数量也为8个，但本发明中并不限于上述实施例中给出的值，直流高压发生器的级数为N，相应地，该发生器使用硅堆的数量为2N，电容器的数量也为2N，具体级数可以根据实际要求选择确定。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种极性快速转换的直流高压发生器，用于实现直流高压正负极性的快速转换，其特征在于，该发生器包括：
圆柱形的绝缘筒(6)；
直线排列在绝缘筒(6)内的高压硅堆(9)，高压硅堆(9)按绝缘要求固定封装在绝缘筒(6)中，绝缘筒(6)外壁上对称开孔且引出圆柱电极(5)；
脉冲电容器(2)，其按绝缘要求分别固定在所述绝缘筒(6)外的两侧，连接杆(7)设置于所述脉冲电容器(2)和绝缘筒(6)外壁之间的空间内，用于连接所述脉冲电容器(2)和平板电极(3)，所述平板电极(3)与所述圆柱电极(5)紧密接触；所述平板电极(3)与连接杆(7)之间采用压簧套丝杆进行连接；以及
固定马达转轴(4)，其与绝缘筒(6)的一端连接，用于驱动绝缘筒(6)旋转，并带动所述圆柱电极(5)旋转，从而使得所述圆柱电极(5)与平板电极(3)分离或接触，实现极性快速转换。
2.根据权利要求1所述的一种极性快速转换的直流高压发生器，其特征在于，每个所述脉冲电容器(2)的端部引出两个平板电极(3)，每个平板电极(3)与相应的圆柱电极(5)接触。
3.根据权利要求1或2所述的一种极性快速转换的直流高压发生器，其特征在于，所述圆柱电极(5)采用黄铜、平板电极(3)采用紫铜板材料加工，并均在其表面涂导电漆。
4.根据权利要求1或2所述的一种极性快速转换的直流高压发生器，其特征在于，所述圆柱电极(5)的直径大于等于15mm，并对其端部倒圆角，倒圆半径为5mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种极性快速转换的直流高压发生器，其特征在于，所述平板电极(3)的直径大于等于30mm，并对其端部倒圆角，倒圆半径为30mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种极性快速转换的直流高压发生器，其特征在于，所述绝缘筒(6)每次旋转的角度为180°。
7.根据权利要求1或2所述的一种极性快速转换的直流高压发生器，其特征在于，所述绝缘筒(6)的一端连接有旋转把手，用于手动旋转所述绝缘筒(6)。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的一种极性快速转换的直流高压发生器的极性快速转换方法，其包括以下步骤：
(1)切断极性快速转换的直流高压发生器的充电电源；
(2)接通极性快速转换的直流高压发生器脉冲电容地线，让极性快速转换的直流高压发生器充分放电；
(3)直接转动旋转把手或给所述马达通电，旋转把手或马达带动所述绝缘筒(6)旋转，圆柱电极(5)随绝缘筒(6)转动并与平板电极(3)分离，丝杆随压簧的作用后退2-3mm；
(4)当所述绝缘筒(6)转到180°时，丝杆在压簧的作用下又被拉回，顶住平板电极，使得平板电极(3)与圆柱电极(5)紧密接触，实现正负极的转换。
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