CN1479972A - 用于电脉冲发生器的支承管道结构 - Google Patents

Abstract

用于包括多个发生器级(3)的Marx脉冲电压发生器(2)的成一体的管道支承结构被公开。人们已知安装与开关放电器(4)、脉冲电容器(5)和串并联电阻器(7、8)的支承框架分离的，用于冲洗开关放电器(4)的空气的管道。按照本发明，管道(2)对开关放电器(4)和脉冲电路的个别或所有的电气部件(5－10)有支承功能。在一个实施例中管道(2)由三角形筒状的支承结构(2)构成，其中侧壁(11)由绝缘板(11)构成，每个绝缘板上都安装电气部件之一，即开关放电器(4)、脉冲电容器(5)、和电阻(7，8)。本发明的优点是：减少结构的复杂性和节省费用，具有较小的管道横截面积(22)和因此较小的脉冲电路的自感应的较为紧凑的设计；以及，由于被叠放的各至少有一个放电器级(3)的模块(14)，较为容易生产、运输和处理。

Description

用于电脉冲发生器的支承管道结构

技术领域

本发明处于高电压工程的领域内。它涉及按照独立权利要求前序部分所述的电脉冲发生器。

背景技术

在Marx脉冲电压发生器中多个发生器级(generator stage)用支承框架以塔架的形状被支承在每个其它的发生器的顶部。支承框架一般用专用的硬纸或玻璃纤维强化的塑料绝缘管制造，为了改善机械稳定性，可能具有支杆，一个钢框架，中间平台，带有玻璃纤维绳的侧向限制器等。发生器级借助开关部件，通常是开关放电器，在并联电路中充电，并且在串联电路中放电。特别是对于较高的脉冲电压，为了使其产生需要多个开关部件，当使用在自由空气中的球形放电器时，必须预料到自发的不希望产生的开关。可能由空气的污染，例如由于灰尘的沉积，悬浮颗粒，先前放电造成的熔化和臭氧的形成引起放电器的电介质强度的降低和自发放电。这个问题，到现在为止，是通过放电器的公共的或单独的壳体以及使过滤过的空气流过壳体来解决。

公共壳体，例如，是由在德累斯顿的Highvolt公司通过与支承结构分离的和横向布置的管道(Flue)实现的，公共壳体把安装在每一个其它的放电器的顶部的所有的开关放电器密封起来，并且在其底部有一个带有通风机的空气入口，而在其顶端有一个空气出口。这个管道可以设计成绝缘管，并且可以设有用于观察放电器的观察窗。附加的结构的工作量和费用都是不利的。一方面，脉冲电压发生器的支承结构必须被设计成能附加地支承管道。另一方面，放电器必须，相比之下，与脉冲发生器的其它部件分开放置，以便保证在管道壁和放电器之间有足够的绝缘空间。被放电电路包围的区域从而增加，并且开关特性由于自感的增大而受到损害。

每个分开的放电器的单独的壳体是，例如由Passoni & Villa公司实现的。每个壳体分别被充入滤过的空气，空气的更换是通过泄漏实现的。容纳每个发生器级的空间以及加压的空气充气管仍然引起很大的附加工作量。

发明内容

本发明的目标是，提供用小的附加工作量抑制放电器自发放电的改进的电脉冲发生器。这个目的通过独立权利要求的特征实现。

按照本发明的解决方案在于电脉冲发生器，特别是适合产生高脉冲电压和电脉冲流的发生器，它具有用于至少一个能充电的发生器级的支承框架，它具有在气体介质中产生放电的开关放电器和其他的使发生器级充电和/或放电的电气部件，其中开关放电器被安置在带有规定用于控制气体介质的绝缘强度和/或使气体介质的绝缘强度保持恒定的气体交换的管道中，其中管道被设计成支承结构，并且这个支承结构为开关放电器和至少一个能充电的发生器级的至少一个电气部件起支承的作用。通过把支承作用集成到管道中，传统的支承结构所需要的建造工作就可以减少或省去。这就能够大大地节省费用。

在一个实施例中，管道对至少一个能充电的发生器级的至少一个脉冲电容器和/或至少一个串联电阻器、并联电阻器、充电电阻器和/或电位电阻器有支承的功能。特别是，管道构成脉冲发生器的所有发生器级的支承框架。

在另一个实施例中，管道是多边形或圆形横截面的绝缘管，每个发生器级的电气部件，特别是脉冲电容器、串联电阻器和并联电阻器，可以被安装在绝缘管的侧壁上。按照这种方式，产生了一个内部管道，并且实现了脉冲发生器的非常简单和紧凑的结构。

在另外一个实施例中，绝缘管有产生具有小的封闭面积的低电感放电电流电路的小的横截面积。通过把管道和支承结构集成在一起，在实际上有可能降低放电电路的电感，到具有对于被容纳的脉冲发生器迄今为止尚未知道的数值，并且电器开关特性也能相应地得到改善。有利的是，绝缘管被设计成由能够在顶部被相互堆叠的模块组装而成，其中模块具有至少一个发生器级，最好是两个、三个或四个发生器级。模块化结构使在工厂中高效率的预制成为可能，也能在用户处快速和容易地最终装配。脉冲发生器通过添加或拆除模块能够迅速和柔性地适应高电压或高电流值的不同需要。因此模块化对用户的操作也有很大的便利。

在另外一个实施例中，管道由组装成三角形的筒状组件的绝缘板组成，并且每个侧壁上都有分别安装火花放电器或脉冲电容器的安装孔，或分别安装串联电阻器和并联电阻器的两个支臂。三角形的筒状结构能够易于制造，并且具有放电电路的非常小的封闭的电感面积。

本发明的其它的实施例、优点和应用由从属权利要求以及以下参照

附图的描述得知。

附图说明

图1为依据本发明的用于脉冲发生器的支承管道结构的横截面图；以及

图2为图1的管道结构的侧视图。

具体实施方式

在这些图中，同样的部件用相同的附图标记表示。

图1示出用于产生成形的高脉冲电压的电脉冲发生器1的和特别是Marx脉冲发生器的发生器级3的横截面图。在所示的发生器级3中有被绝缘的开关放电器4，脉冲电容器5和用于把至少一个并联电阻器8快速装入发生器级3和在两个相互安装在其它的发生器顶部的发生器级3之间的至少一个串联电阻器7的支臂(mounting arm)6。开关放电器4有两个一般是圆形的放电电极4b。通常所知的工作原理是基于，给在通过充电电阻器9并联的多个发生器级3中的至少一个电容器5充电，并且通过串联电阻器7和并联电阻器8以脉冲方式使串联电路中的电容器放电。以本身已知的方式，串联电阻器7，也被称作前电阻或阻尼电阻7，控制脉冲的上升时间，而并联电阻器8控制脉冲的下降时间。电位电阻器9可以被用于使电压分布更均匀和/或可靠地消除脉冲电容器5的外壳上的残留电荷。脉冲电容器5包括为其高电压端子5a配置的穿通管(leadthrough)5b，在每一个发生器级3一般设计的高电压为100或200kv。端子5a与开关放电器4的端子4a以及电阻器7、8的支臂6以耐高电压的方式以最短的长度用电缆等连接。侧壁11形成开关放电器4和发生器级3的电气部件5-10的支承结构2。除此之外，侧壁11形成横向的封闭空间22，它用作为为位于管道(Flue)2内的开关放电器4更换空气的管道2。空气、被干燥过的空气或其他流体，例如保护性气体，可以被引导通过管道2，以便保持开关放电器4的绝缘强度不变或与周围空气相比增大绝缘强度。特别是，空气中飘浮的颗粒、尘埃、前一次放电过程的熔化物或臭氧都通过管道2被吹出开关放电器4的区域。因此按照本发明的管道2组合了控制空气交换的功能和支承电气部件5-10的功能。

在图1的实施例中，用三角形的筒状管道支承结构2实现了特别紧凑的设计。三角形的形状2对应着开关放电器4、脉冲电容器5和电阻7、8的紧密的或甚至是最小的距离，其中平的侧壁11特别适合电气部件5-9的简单的安装。如果每个发生器级3有多个脉冲电容器5或有附加的辅助的放电器(未示出)，其他多边形的管道横截面2也可能被使用。有利的是，在每个发生器级3中，脉冲电容器5、串联电阻器7、并联电阻器8和/或放电电阻器9都被安装在管道2的外侧，并且具有进入管道2内部的接点或穿通管5b。以这种方式，电气部件5-9，特别是电阻器7-9能够非常容易地更换，并且从外边也好观察。特别是，电阻器的值可以通过标志色检查。用于调节开关放电器4的驱动器(drive)4d可以安装在管道2内。管道2可以设置用于观察火花放电器4的观察窗4c，它以本身已知的方式，用于可视控制，以及适用于光学的同步和因此较容易地点燃开关放电器4中的空气。用所提供的三角形筒状的设计2可以实现非常小的脉冲波横截面或封闭的截面22的放电电流电路和因此低的自感。

用管道支承结构2和管道内部22的集成，创造了一个对脉冲发生器1的多个或所有发生级3都非常稳定的、紧凑的、易于制造和易于处理的支承结构2。脉冲发生器1也可以以类似的方式组合成脉冲电流发生器1。用于横向安装支承管的带有支承管和钢框架或中间连接板的传统支承结构因此可以被简化或者，如所示那样，被完全省去。管道支承结构2可以，在适用的地方，通过用玻璃纤维绳等横向拉紧进一步增加横向的稳定性。

在给出的实施例中三角形的筒状结构2，也就是管子或具有三角形横截面的空心筒2由构成侧壁11的绝缘板组成，绝缘板有用于安装电气部件4-9的安装孔。绝缘板11被金属支架部件11a连接在一起，使电气部件4-9的相邻的端子4a、5a、6a通过导线(lead)11b或类似物相接通。三角形筒状结构2的两个侧壁11在脉冲电容器5的区域内具有伸出部分12，每个伸出部分都至少有一个悬挂孔13。特别是，穿过悬挂孔13的连线基本穿过脉冲发生器1的质量中心，这样借助卡入悬挂孔的起吊工具翻转就能非常容易和无须横向地起吊和运输脉冲发生器1或单个的发生器模块14。

图2示出管道支承结构2的侧视图，三角形的、多边形的或圆形的绝缘管11被表示成由在顶部相互叠装的模块14组装而成。在三角形筒状模块14的情况下，例如，可叠装性可以通过筒状模块14设有以交错关系布置在侧壁11上的突出对中部件(未示出)实现，特别是通过粘接或安装在支架部件11a上的对中销实现。通常，也可以提供为叠放筒状模块14的对中框架。每个模块14包括至少一个发生器级，并优选为两个、三个或四个发生器级3。也可以使用具有任意其它管道横截面几何形状的筒状模块14。最下面的模块14应该有一个带通风机的空气入口15a，而最上面的模块14有一个空气出口15b。空气入口和空气出口也可以互换。支承结构和管道2，特别是形成支承结构的管道2，也可以安装在可移动的框架16上，特别是安装在装有轮子的车子或气垫车上。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.特别是适合于产生高脉冲电压或脉冲电流的电脉冲发生器(1)，具有由用于至少一个可充电的发生器级(3)的支承结构构成的管道(2)，该发生器级(3)具有在气体介质中产生放电的开关放电器(4)和用于使发生器级(3)充电和/或放电的其他的电气部件(5-10)，其中开关放电器(4)被安装在带有规定用于控制气体介质的绝缘强度和/或使气体介质的绝缘刚度保持恒定的气体交换的管道(2)中，其中支承结构(2)对至少一个可充电的发生器级(3)的开关放电器(4)和至少一个电气部件(5-10)有支承功能；其中管道(2)是具有多边形或圆形横截面的绝缘管(2)，并且每个发生器级(3)的脉冲电容器(5)、串联电阻器(7)和/或并联电阻器(8)被安装在绝缘管(2)的侧壁(11)上，其特征在于，串联电阻器(7)、并联电阻器(8)和充电电阻器(9)被安装在管道(2)的外侧，而接点或穿线管(5b)被设置在管道内部(22)。

2.按照权利要求1所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)对至少一个可充电的发生器级(3)的至少一个脉冲电容器(5)有支承功能；和/或

b)管道(2)对至少一个可充电的发生器级(3)的至少一个串联电阻器(7)、并联电阻器(8)、充电电阻器(9)和/或电位电阻器(10)有支承功能；以及

c)特别是管道(2)构成脉冲发生器(1)的所有发生器级(3)的支承框架。

3.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)绝缘管(2)具有用于形成带有小的封闭面积的低电感放电电流电路的小的横截面积；和/或

b)绝缘管(2)被设计成由可相互叠放在其上部的模块(14)组装而成，模块(14)具有至少一个发生器级(3)，最好有两个、三个或四个发生器级(3)。

4.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，开关放电器(4)、脉冲电容器(5)、串联电阻器(7)和并联电阻器(8)的端子(4a、5a、6a)都被设置在管道(2)的内部。

5.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)由组装成三角形的筒状组件(2)的绝缘板组成；以及

b)在每个侧壁(11)上分别设有用于安装开关放电器(4)，或脉冲电容器(5)，或用于安放串联电阻器(7)和并联电阻器(8)的支臂(6)的安装孔。

6.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)绝缘板(11)用金属的支架部件(11a)连接在一起，并且使开关放电器(4)和电气部件(5-9)的相邻的端子(4a、5a、6a)相接通；和/或

b)三角形的筒状组件(2)可以由三角形的筒状模块(14)组装而成，筒状模块(14)具有至少一个发生器级(3)，最好具有两个、三个或四个发生器级(3)，并且可相互叠放在其部；

c)特别是每个筒状模块(14)都具有突出的与侧壁(11)成交错关系的对中部件，特别是粘接或安装在支架部件(11a)上的对中销，或用于叠放筒状模块(14)的对中框架。

7.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)三角形的筒状组件(2)的两个侧壁(11)具有伸出部分(12)，每个伸出部分(12)，在脉冲电容器(5)的区域内，都有至少一个悬挂孔(13)；以及

b)特别是穿过支承孔(13)的连线基本上穿过脉冲发生器(1)的质量中心延伸。

8.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)具有用于观察开关放电器(4)的观察窗(4c)；和/或

b)在管道(2)中安装有用于开关放电器(4)的驱动器(4d)；和/或

c)在适用的地方，在管道(2)中也安装有其它的开关放电器。

9.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)在一端，最好是下端，具有带通风机的空气入口(15a)以及在另一端，最好是上端，具有空气出口(15b)；

b)支承结构和管道(2)，特别是构成支承结构的管道，被安放在能移动的框架(16)上，特别是安放在装有轮子的车子或气垫车上；和/或

c)脉冲发生器(1)是Marx脉冲电压发生器(1)或脉冲电流发生器。

Claims (10)

1.特别是适合于产生高脉冲电压和电流的电脉冲发生器(1)，具有一用于至少一个可充电的发生器级(3)的支承结构，该发生器级(3)具有用于在气体介质中产生放电的开关放电器(4)和用于使发生器级(3)充电和/或放电的电气部件(5-10)，其中开关放电器(4)被安装在带有规定用于控制气体介质的绝缘强度和/或使气体介质的绝缘强度保持恒定的气体交换的管道(2)中，其特征在于，

a)管道(2)被设计成支承结构(2)；以及

b)这个支承结构(2)对开关放电器(4)和至少一个能充电的发生器级(3)的至少一个电气部件(5-10)起支承作用。

2.按照权利要求1所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)对至少一个能充电的发生器级(3)的至少一个脉冲电容器(5)有支承功能；和/或

b)管道(2)对至少一个能充电的发生器级(3)的至少一个串联电阻器(7)、并联电阻器(8)、充电电阻器(9)和/或电位电阻器(10)有支承功能；以及

c)特别是管道(2)形成用于脉冲发生器(1)的所有发生器级(3)的支承框架。

3.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)是具有多边形或圆形横截面的绝缘管(2)；以及

b)每个发生器级(3)的电气部件(5-10)，特别是脉冲电容器(5)、串联电阻器(7)和并联电阻器(8)可以固定在绝缘管(2)的侧壁上。

4.按照权利要求4所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)绝缘管(2)有用于产生具有小的封闭面积的低电感放电电流电路的小横截面积；以及

b)绝缘管被设计成由可相互叠装其上部的模块(14)组装而成，该模块包括至少一个发生器级(3)，最好是两个、三个或四个发生器级(3)。

5.按照权利要求3和4之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)在每个发生器级(3)中，脉冲电容器(5)、串联电阻器(7)和/或并联电阻器(8)被安装在管道的外侧，并且具有穿入管道内部(22)的接点或穿线管(5b)；以及

b)特别是在管道(2)内部，开关放电器(4)、脉冲电容器(5)、串联电阻器(7)和并联电阻器(8)的端子(4a、5a、6a)具有最小距离。

6.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)由组装成三角形筒状组件(2)的绝缘板(11)组成；以及

b)用于安装开关放电器(4)，或脉冲电容器(5)的安装孔，或用于容纳串联电阻器(7)和并联电阻器(8)的两个支臂(6)分别被布置在每个侧壁(11)中。

7.按照权利要求6所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)绝缘板(11)被金属的支架部件(11a)连接在一起，并且使开关放电器(4)和电气部件(5-9)的相邻的端子相接通；和/或

b)三角形筒状组件(2)可以由三角形的筒状模块(14)组装而成，三角形筒状模块(14)具有至少一个发生器级(3)，最好是两个、三个或四个发生器级(3)，并且可相互叠放在其顶部，

c)特别是每个筒状模块(14)都具有与侧壁(11)成交错关系的突出的对中部件，特别是粘接或安装在支架部件(11a)上的对中销，或用于叠放筒状模块(14)的对中框架。

8.按照权利要求6-7之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)三角形筒状组件(2)的两个侧壁(11)具有伸出部分(12)，每个伸出部分在脉冲电容器(5)的区域有至少一个支承孔(13)；以及

b)特别是穿过支承孔(13)的连线基本上穿过脉冲发生器(1)的质量中心延伸。

9.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)具有用于观察开关放电器(4)的观察窗(4c)；和/或

b)在管道中(2)设置有开关放电器(4)的驱动器(4d)；和/或

c)在适用的地方，在管道(2)中也安装有其它的开关放电器。

10.按照上述权利要求之一所述的电脉冲发生器(1)，其特征在于，

a)管道(2)在一端，最好是下端，具有带通风机的空气入口(15a)以及在另一端，最好是上端，具有空气出口(15b)。

b)支承结构和管道(2)，特别是构成支承结构的管道，被安放在能移动的框架(16)上，特别是安放在装有轮子的车子或气垫车上；和/或

c)脉冲发生器(1)是Marx脉冲电压发生器(1)或脉冲电流发生器。