CN201397987Y - 同轴型脉冲功率装置内的电极连接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种同轴型脉冲功率装置内的电极连接装置，主要解决连接电感或接触电阻大的问题。整个装置包括内连接器、外连接器、连接绝缘子和被连接件，其中被连接件b中设有棒形内电极(8)，被连接件a的内电极(3)的头部开有圆形孔(10)，内连接器采用轴向弹性无感连接器(5)，放置在圆形孔(10)中，被连接件b的内电极(8)深入到该圆形孔中与弹性无感连接器(5)紧接触，连接绝缘子(6)放置在两个被连接件的内外电极之间，外连接器(4)采用双端旋转外筒连接套结构，套接在两个被连接件的外电极(2)和(7)上，控制两个被连接件相向移动。具有接触电阻和电感小的优点，可用于高聚能大功率电脉冲装置中部件之间的脉冲大电流传导。
Description
技术领域
本实用新型属于电子领域，特别是涉及电流连接器，可用于石油助采设备中无感传导大电流向冲击波能量的转换。
背景技术
随着油田产业的发展，对石油钻采装置的性能提出了越来越高的要求，同轴无感大电流连接器就是提高石油钻采技术的关键部件之一。下井的高聚能大功率电脉冲装置中的电能采用同轴型传输，内电极为高压，外筒为地电位。同轴无感大电流器的功能有三个：其一是无感连接并联工作的高比能储能电容器；其二无感连接储能电容器和能量转换器；其三是无感连接能量控制器和能量转换器，实现大电流的无感传输。在实现脉冲功率的放大过程中，不仅储能电容器、能量控制器和能量转换器都必须减小其自身的电感和接触电阻，而且三个部件中间的连接既要实现无感，还要传输高达50kA的大电流，且更必须在装置的内部实现盲操作。现有的一般大电流连接传输中一般采用软连接，或者采用插接式结构。采用软连接时，首先要将较长的连接线分别与需要连接的两个部件相接，然后再置入外筒中，最后利用螺纹连接外筒，这种结构由于连接线较长，因而电感较大。采用插接式连接时，虽说可以减小连接器的电感，但由于连接器的接触电阻取决于插针和插孔中间的弹性压力，部件在连接时，插针在插孔中要旋转几圈，再加上内外电极之间的同轴度误差，插针与插孔之间甚至出现虚接，导致间隙中的气体放电，因而严重影响了内外电极间的绝缘子性能，更有甚者是插针将插孔顶歪。
目前，在大型的脉冲功率装置中内电极的连接多数采用软线连接，但必须通过一定的技术措施对其缺陷进行改进，例如，采用多根并联的方式以减小连接线的电感，另外是通过在整个装置上开有供人员出入的孔道，在内筒中人工连接两个内电极。在小型同轴型脉冲功率装置中则多数采用插针式的连接，这种连接往往使插针与插孔间的接触电阻引出许多问题：1.气隙插针与插孔之间的气体放电导致其烧蚀和快速损坏；2.气隙插针与插孔之间的气体放电导致内外电极绝缘子沿面绝缘性能的快速老化；3.插针和插孔由于同轴性差直接顶坏插孔或在旋转连接时破坏插孔。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服已有技术的缺陷，提供一种同轴型脉冲功率装置内的电极连接装置，以减小连接电感和接触电阻，减少电极烧蚀损坏和气体老化以及绝缘子沿面污染，提高整个装置的工作稳定性和寿命。
本实用新型是这样实现的：
本实用新型的技术思路是采用一种弹性元件作为同轴型无感大电流连接器对插针和插孔式的径向弹力的连接结构进行改进，利用弹性元件的轴向弹力实现连接。并通过弹性元件的材料选择、壁厚选择、波数选择和波纹参数选择调整轴向弹力，通过增加轴向弹力减小连接器与需要连接部件间的接触电阻实现大电流传输。
本实用新型的整个装置包括：内连接器、外连接器和连接绝缘子，其中内连接器采用轴向弹性无感连接器，放置在两个被连接件的内电极之间，外连接器连接在两个被连接件的外电极上。
所述的电极连接装置，其中第二个被连接件的内电极采用实心棒体结构，第一个被连接件内电极的头部开有与该棒形同轴的圆形孔。
所述的电极连接装置，其中第二个被连接件的内电极深入在第一个被连接件内电极圆形孔内，压紧弹性无感连接器。
所述的电极连接装置，其中外连接器采用双端螺纹旋转外筒连接套结构，套接在两个被连接件的外部，通过螺纹转动使两个被连接件相向运动，直到压紧无感连接器需要的压缩量位置。
所述的电极连接装置，其中轴向弹性无感连接器采用波纹管结构，该波纹管的长度通过实验测定波纹管变形量和接触电阻值的关系曲线设定。
所述的连接绝缘子放置在两个被连接件的内外电极之间，两端分别卡在两个被连接件的支撑绝缘子外侧。
本实用新型由于采用了轴向弹性无感波纹管连接器，不仅减小了连接的电感和接触电阻，而且减少了电极烧蚀和气体老化以及绝缘子沿面污染；同时由于本实用新型采用双端螺纹旋转外筒结构的外连接器，使两个被连接件相向运动，避免了因转动而引起的波纹管损坏，提高了整个装置的工作稳定性和寿命。实验表明，本实用新型可在50kA电流下稳定工作3000次，实现对4.5kJ和50kA脉冲大电流的传导。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构图；
图2是本实用新型的连接器部件结构图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的包括内连接器、外连接器、连接绝缘子和两个被连接件。被连接件a中设有内电极3、支撑绝缘子1和外电极2，被连接件b中设有棒形内电极8、支撑绝缘子9和外电极7，连接件a的内电极3的头部开有与该棒形内电极8同轴的圆形孔10。内连接器采用轴向弹性无感连接器5，该弹性无感连接器放置在圆形孔10中，连接件b的实心棒形内电极8深入到该圆形孔中与弹性无感连接器5紧接触。连接绝缘子6放置在被连接件a和被连接件b的内外电极之间，两端分别卡在被连接件a的支撑绝缘子1和被连接件b的支撑绝缘子9的外侧，以保证两个被连接件内外电极的同轴度。外连接器4采用双端旋转外筒连接套结构，套接在两个被连接件的外电极2和7上，通过外连接器4的转动使两个被连接件相向移动，直到压紧到无感连接器5需要的压缩量位置为止，而两个被连接件的支撑绝缘子1和9、内电极3和8及外电极2和7均不产生转动。
参照图2，本实用新型的弹性无感连接器5采用波纹管结构，该波纹管的长度通过实验测定波纹管变形量和接触电阻值的关系曲线设定。当脉冲大电流通过该波纹管传导时，由于趋肤效应，只在波纹管的外表层传输，不会因空心而增加其电阻，更因传输电流的面积增加而减小其电感，即使由于部件连接时的不当操作导致连接器与连接部件的电极有气隙，气隙中的放电只会烧蚀连接器本身，而放电产生的紫外光子被限制在安装孔中，不会影响绝缘子，保证了整个装置的性能和使用寿命。
Claims (5)
1.一种同轴型脉冲功率装置内的电极连接装置，包括内连接器、外连接器和连接绝缘子，其特征在于，内连接器采用轴向弹性无感连接器(5)，放置在两个被连接件的内电极(3，8)之间，外连接器(4)连接在两个被连接件的外电极上。
2.根据权利要求1所述的电极连接装置，其特征在于第二个被连接件的内电极(8)采用实心棒体结构，第一个被连接件的内电极(3)的头部开有与该棒形同轴的圆形孔(10)。
3.根据权利要求2所述的电极连接装置，其特征在于第二个被连接件的内电极(8)深入在第一个被连接件内电极(3)圆形孔内，压紧弹性无感连接器(5)。
4.根据权利要求1所述的电极连接装置，其特征在于外连接器(4)采用双端旋转外筒连接套结构，套接在两个被连接件的外部，通过转动该外连接器使两个被连接件相向运动，直到压紧无感连接器(5)需要的压缩量位置。
5.根据权利要求1所述的电极连接装置，其特征在于连接绝缘子(6)放置在两个被连接件的内外电极之间，两端分别卡在两个被连接件的支撑绝缘子(1，9)的外侧。
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