KR100512651B1 - Vacuum Gap Switch - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 진공 갭 스위치는 하나의 주전극(13), 트리거 전극(15)이 조립된 다른 주전극(14), 한 쌍의 원통형 진공용 전기 절연통(16) 및 그에 조립된 응축 실드(17)로 이루어지는 진공 갭 스위치에 있어서, 상기 주전극(13, 14)이 반구형 주전극(13a, 14a) 또는 평판형 주전극(13b, 14b)으로 이루어지고, 상기 주전극(14a)의 중앙에 트리거 전극(15a)이 설치되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 진공 갭 스위치는 하나의 주전극(13), 트리거 전극이 중앙에 조립된 다른 주전극(14), 하나의 원통형 진공용 전기 절연통(16a), 및 상기 주전극(13a)과 동일한 전위를 갖는 위치에 고정된 응축 실드(17a)로 구성되는 것을 특징으로 한다. 나아가, 상기 주전극(13)의 상부에 설치되는 진공 기밀용 주름관(40)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The vacuum gap switch according to the present invention includes one main electrode 13, another main electrode 14 to which the trigger electrode 15 is assembled, a pair of cylindrical vacuum insulators 16, and a condensation shield assembled thereto. 17. In the vacuum gap switch composed of 17), the main electrodes 13, 14 are composed of hemispherical main electrodes 13a, 14a or flat main electrodes 13b, 14b, and are arranged in the center of the main electrode 14a. The trigger electrode 15a is provided. In addition, the vacuum gap switch according to the present invention includes one main electrode 13, another main electrode 14 having a trigger electrode assembled at the center, one cylindrical vacuum insulating tube 16a, and the main electrode 13a. And a condensation shield 17a fixed at a position having the same potential as Further, it characterized in that it further comprises a vacuum hermetic corrugated pipe 40 is installed on the main electrode (13).
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 펄스파워(고전압, 대전류)를 필요로 하는 시스템에서 펄스파워의 공급이 단속되는 스위치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 펄스 파워의 공급이 진공 상태에서 단속되는 진공 갭 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to a switch in which the supply of pulse power is interrupted in a system requiring pulse power (high voltage, large current). More specifically, the present invention relates to a vacuum gap switch in which the supply of pulse power is interrupted in a vacuum state.
발명의 배경Background of the Invention
펄스파워는 고전압, 대전류의 전기에너지를 말하는 것으로서, 토목공사의 파암설비. 펄스프라즈마를 이용하는 핵융합 펄스 전원설비, 대용량 펄스용접기, 펄스레이저장비, 광원 시스템, 의료기기, 전기집진기나 탈황, 탈진처리장치, 전열추진장치, 나노분말 제조 장치 등의 시스템에서 필요하다. 이러한 시스템에서는 전기에너지를 저장하였다가 한 순간에 방출하는데, 이때 펄스파워의 공급을 단속하는 스위치가 필요하다. 특히 진공상태에서 펄스파워의 공급을 단속하는 진공 갭 스위치가 사용되고 있다.Pulse power refers to electrical energy of high voltage and high current, and is a rock equipment for civil engineering. It is required in systems such as fusion pulse power supply using pulse plasma, large-capacity pulse welding machine, pulse laser equipment, light source system, medical equipment, electrostatic precipitator or desulfurization, dust removal processing device, electrothermal propulsion device, and nano powder manufacturing device. In these systems, electrical energy is stored and released at a moment, which requires a switch to interrupt the supply of pulsed power. In particular, a vacuum gap switch for controlling the supply of pulse power in a vacuum state is used.
제1도는 진공 갭 스위치가 사용되는 펄스파워를 필요로 하는 시스템에 대한 개략도이다. 교류전원(9)은 정류기(8)를 통하여 직류로 바뀌고, 충전용 스위치(7)에 의해서 전기에너지 충전장치인 콘덴서(4)에 직류전기에너지로 충전된다. 원하는 전기에너지가 충전되었을 경우, 진공 갭 스위치(1)를 단락시켜서 펄스파워를 펄스파워 이용장치(2)로 한 순간에 방출시킨다. 즉, 펄스 발생장치(3)에 의해서 발생된 고전압 펄스가 진공 갭 스위치 내의 트리거 전극(15) 및 주전극(13)에 인가됨으로써, 진공 갭 스위치의 동작이 이루어져, 콘덴서(4)에 저장된 전기에너지가 통전되는 것이다.1 is a schematic diagram of a system requiring pulsed power in which a vacuum gap switch is used. The AC power supply 9 is converted to DC through the rectifier 8, and is charged with DC electric energy by the charging switch 7 to the capacitor 4, which is an electric energy charging device. When the desired electric energy is charged, the vacuum gap switch 1 is shorted to release pulsed power to the pulsed power using device 2 at one instant. That is, the high voltage pulse generated by the pulse generator 3 is applied to the trigger electrode 15 and the main electrode 13 in the vacuum gap switch, whereby the operation of the vacuum gap switch is performed, and the electrical energy stored in the condenser 4. Is energized.
제2도는 종래의 진공 갭 스위치의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이고, 제3도는 종래의 진공 갭 스위치에서 트리거 갭(trigger gap)이 설치된 주전극의 도면으로, (A)는 평면도이고, (B)는 종 단면도이다. 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 종래기술의 주전극(13, 14)은 상부 주전극(13)과 하부 주전극(14)이 서로 마주보는 형태로 면 대칭성을 갖도록 배치된다. 그리고 주전극(13, 14)의 형상은 복잡한 나선형태의 로터리아크형(13c, 14c)이기 때문에, 가공이 어렵고 가격이 비싸 성능에 비해 경제성이 낮아지는 문제점이 있다.2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional vacuum gap switch, and FIG. 3 is a diagram of a main electrode provided with a trigger gap in a conventional vacuum gap switch, (A) is a plan view, and (B) Is the bell cross section. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the main electrodes 13 and 14 of the prior art are arranged to have surface symmetry such that the upper main electrode 13 and the lower main electrode 14 face each other. In addition, since the main electrodes 13 and 14 have complicated spiral rotary arc shapes 13c and 14c, processing is difficult and costs are high, resulting in low economic efficiency compared to performance.
또한, 종래의 트리거 전극(15) 및 로터리아크형주전극(13c, 14c)에서는 트리거시 트리거 전극에 수십 kV 정도의 전압이 인가되어야 비로소 주전극 간에 절연파괴가 일어나 전기에너지가 통전되는 문제점이 있다. 한편, 인가 전압이 수십 kV로 높은 경우에는 종래의 진공 갭 스위치에는 진공용 전기 절연통(16)이 상·하 2 개 설치되고 절연통의 중간에 각각 응축실드(17)가 장착됨으로써, 진공 갭 스위치의 외경이 작게 된다. 그러나, 인가 전압이 수 kV로 낮은 경우에는 진공용 전기 절연통 및 응축 실드가 2 개까지는 필요하지 않으므로, 종래의 진공 갭 스위치처럼 진공용 전기 절연통 및 응축 실드가 각각 2 개 가 설치된다면, 오히려 재료비, 가공비 등의 원가가 상승되는 문제점이 생긴다.In addition, in the conventional trigger electrode 15 and the rotary arc main electrodes 13c and 14c, when a voltage of about several tens of kV is applied to the trigger electrode at the time of trigger, insulation breakdown occurs between the main electrodes, and electrical energy is energized. On the other hand, when the applied voltage is high at several tens of kV, the vacuum gap switch is provided with two upper and lower vacuum electric insulators 16, and the condensation shield 17 is mounted in the middle of the insulated tube. The outer diameter of the switch becomes small. However, if the applied voltage is as low as several kV, up to two vacuum electric insulators and condensation shields are not necessary, so if two vacuum electric insulators and condensation shields are provided, respectively, like a conventional vacuum gap switch, There is a problem that the cost of materials, processing costs, etc. rises.
나아가 종래의 진공 갭 스위치처럼 주전극(13, 14)이 고정되어 있을 경우, 인가 전압 및 전류는 진공 갭 스위치의 2 개의 주전극의 간격에 의하여 정해지는데 그 간격이 고정되어 있으므로, 진공 갭 스위치를 일정한 범위 내에서만 사용해야 하는 문제점이 생긴다.Furthermore, when the main electrodes 13 and 14 are fixed as in the conventional vacuum gap switch, the applied voltage and current are determined by the distance between the two main electrodes of the vacuum gap switch. There is a problem that should be used only within a certain range.
따라서 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점들을 극복하기 위하여, 진공 갭 스위치에 반구형 또는 평판형의 주전극, 1개의 진공용 전기 절연통 및 응축 실드, 및 주전극의 위치를 조절하는 부재를 포함시킴으로써, 가공성이 좋고 비용이 저렴하고 인가 전압이 크기가 낮고 인가 전압의 허용범위가 넓은 진공 갭 스위치를 완성하기에 이른 것이다.Accordingly, the present inventors have included a hemispherical or flat type main electrode, an electric vacuum insulator and condensation shield for vacuum, and a member for adjusting the position of the main electrode in order to overcome the problems of the prior art. It is the completion of vacuum gap switch with good processability, low cost, low applied voltage and wide range of applied voltage.
본 발명의 목적은 가공성이 좋아 제조 공정이 단순한 진공 갭 스위치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a vacuum gap switch having a good workability and a simple manufacturing process.
본 발명의 다른 목적은 트리거 전극에 인가되는 전압의 크기가 낮은 진공 갭 스위치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a vacuum gap switch having a low magnitude of voltage applied to the trigger electrode.
본 발명의 또 다른 목적은 트리거 전극에 인가되는 전압의 허용범위가 넓은 진공 갭 스위치를 제공하기 위한 것이다. Still another object of the present invention is to provide a vacuum gap switch having a wide range of allowable voltages applied to the trigger electrode.
본 발명의 또 다른 목적은 비용이 저렴한 진공 갭 스위치를 제공하기 위한 것이다.It is a further object of the present invention to provide a vacuum gap switch which is inexpensive.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described in detail.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명에 따른 진공 갭 스위치는 하나의 주전극(13), 트리거 전극(15)이 조립된 다른 주전극(14), 한 쌍의 원통형 진공용 전기 절연통(16) 및 그에 조립된 응축 실드(17)로 이루어지는 진공 갭 스위치에 있어서, 상기 주전극(13, 14)이 반구형 주전극(13a, 14a)으로 이루어지고, 상기 주전극(14a)의 중앙에 트리거 전극(15a)이 설치되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 주전극은 평판형 주전극(13b, 14b)으로 이루어질 수도 있다.The vacuum gap switch according to the present invention includes one main electrode 13, another main electrode 14 to which the trigger electrode 15 is assembled, a pair of cylindrical vacuum insulators 16, and a condensation shield assembled thereto. 17. In the vacuum gap switch composed of 17), the main electrodes 13, 14 are composed of hemispherical main electrodes 13a, 14a, and a trigger electrode 15a is provided at the center of the main electrode 14a. It is done. In addition, the main electrode may be formed of the planar main electrodes 13b and 14b.
본 발명에 따른 진공 갭 스위치는 하나의 주전극(13), 트리거 전극이 중앙에 조립된 다른 주전극(14), 하나의 원통형 진공용 전기 절연통(16a), 및 상기 주전극(13a)과 동일한 전위를 갖는 위치에 고정된 응축 실드(17a)로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 주전극은 반구형 주전극(13a, 14a), 평판형 주전극(13b, 14b) 또는 로터리 아크형 주전극(13c, 14c)으로 이루어질 수 있다.The vacuum gap switch according to the present invention comprises one main electrode 13, another main electrode 14 having a trigger electrode assembled in the center, one cylindrical vacuum insulating tube 16a, and the main electrode 13a. It is characterized by consisting of a condensation shield 17a fixed at a position having the same potential. In addition, the main electrode may be composed of hemispherical main electrodes 13a and 14a, flat main electrodes 13b and 14b, or rotary arc main electrodes 13c and 14c.
본 발명에 따른 진공 갭 스위치는 하나의 주전극(13), 트리거 전극(15)이 중앙에 조립된 다른 주전극(14), 하나의 원통형 진공용 전기 절연통(16a), 상기 주전극(13)과 동일한 전위를 갖는 위치에 고정된 응축 실드(17a), 및 상기 주전극(13)의 상부에 설치되는 진공 기밀용 주름관(40)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the vacuum gap switch according to the present invention, one main electrode 13, another main electrode 14 having a trigger electrode 15 assembled in the center, one cylindrical vacuum insulating tube 16a, and the main electrode 13 A condensation shield 17a fixed at a position having the same electric potential as the (), and a vacuum hermetic corrugated pipe 40 provided on the main electrode 13.
본 발명에 따른 진공 갭 스위치는 트리거 전극(15, 15a, 15b)이 역사다리꼴 형상의 트리거 단부(30)를 갖는 것을 특징으로 한다.The vacuum gap switch according to the present invention is characterized in that the trigger electrodes 15, 15a, 15b have a trigger end 30 of an inverted trapezoid shape.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the contents of the present invention.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Invention
제4도는 본 발명에 따른 반구형 주전극의 전류투입 및 소호원리를 나타내는 개략적인 도면이고, 제5도는 제4도의 반구형 주전극으로, (A)는 평면도이고 (B)는 종 단면도이다. 종래의 진공 갭 스위치의 주전극이 복잡한 나선형인 로터리아크형인 것과는 달리, 본 발명에 따른 주전극은 반구형이고, 트리거 전극은 주전극의 중심을 관통하는 것이 특징이다. 반구형인 주전극은 구조가 단순하고 가공이 쉬어 경제성이 높다. 4 is a schematic diagram showing the current input and the arc principle of the hemispherical main electrode according to the present invention, Figure 5 is a hemispherical main electrode of Figure 4, (A) is a plan view and (B) is a longitudinal cross-sectional view. Unlike the main electrode of the conventional vacuum gap switch, which is a complicated spiral spiral type, the main electrode according to the present invention is hemispherical, and the trigger electrode penetrates the center of the main electrode. The hemispherical main electrode has high economical efficiency due to its simple structure and easy processing.
진공 갭 스위치의 동작원리를 살피면, 진공 갭 스위치 외부에 있는 트리거용 펄스 발생장치(3)로부터 발생된 고전압·대전류의 펄스파워가 트리거 전극(15)에 인가됨으로써 트리거 전극과 반구형 주전극(14a) 간에 트리거 아크(21)가 발생한다. 한 쌍의 주전극(13a, 14a) 간에는 고에너지의 전계가 걸려있으므로, 발생된 아크(21)에 의해서 절연파괴가 일어나 한 쌍의 주전극 간에 주전류 아크(22)가 발생한다. 수천∼수만 암페어인 주전류에 의하여 전자력이 발생하고, 이 전자력에 의하여 주전류 아크가 F 방향으로 이동하면서 주전류 아크(23) 길이가 길어진다. 주전류 아크의 길이가 길어지면 주전류 아크의 저항이 증가하므로 옴의 법칙(, 주전류 = )에 의하여 전류가 감소한다(이런 현상을 '한류'라 함). 한류현상이 발생하면 주전류아크는 작아지므로, 결국 한 쌍의 주전극 간에 주전류 아크가 소호되고 전류가 흐르지 않게 된다.Referring to the operation principle of the vacuum gap switch, the high voltage and high current pulse power generated from the trigger pulse generator 3 outside the vacuum gap switch is applied to the trigger electrode 15, thereby triggering the trigger electrode and the hemispherical main electrode 14a. Trigger arc 21 is generated in the liver. Since a high energy electric field is applied between the pair of main electrodes 13a and 14a, insulation breakdown occurs due to the generated arc 21, and a main current arc 22 is generated between the pair of main electrodes. The electromagnetic force is generated by the main current of several thousand to tens of thousands of amperes, and the main current arc 23 is lengthened while the main current arc moves in the F direction. As the length of the main current arc increases, the resistance of the main current arc increases, so Ohm's law ( , Main current = Current decreases (this phenomenon is called 'current'). When the current phenomenon occurs, the main current arc becomes small, so that the main current arc is extinguished between the pair of main electrodes and no current flows.
한 쌍의 주전극은 상·하 대칭의 마주보는 형태로 배치되어 있고, 하부 주전극(14a)에 연결되어 있는데, 주전극의 중심에 트리거 전극(15a)이 내장되는 것이 바람직하다. 트리거 전극은 한 쌍의 주전극 중 어느 하나에 연결되어 있으면 되고, 주전극의 형상에 관계없이 주전극의 중앙에 설치될 수 있다. 트리거 전극은 그 상부에서 절연재(19)를 사이에 두고 주전극에 조립된다. 또한 트리거 전극의 하부에는 부싱(18)이 조립된다. 진공 갭 스위치의 내부에는 진공영역(20)이 형성된다.The pair of main electrodes are arranged in the form of facing up and down symmetrically, and are connected to the lower main electrode 14a. Preferably, the trigger electrode 15a is embedded in the center of the main electrode. The trigger electrode may be connected to any one of the pair of main electrodes, and may be provided at the center of the main electrode regardless of the shape of the main electrode. The trigger electrode is assembled to the main electrode with the insulating material 19 therebetween. In addition, a bushing 18 is assembled under the trigger electrode. The vacuum region 20 is formed inside the vacuum gap switch.
제6도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 반구형 주전극으로, 다른 형상의 트리거 전극을 도시하는 도면이다. 트리거 전극의 단부가 역사다리꼴 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 평판형이나 로터리 아크형 등 주전극의 형상에 관계없이 역사다리꼴 형상의 트리거 전극 단부를 포함할 수 있다.6 is a hemispherical main electrode of another embodiment according to the present invention, showing a trigger electrode of another shape. An end portion of the trigger electrode has an inverted trapezoid shape. In addition, it may include an inlet trapezoidal end of the trigger electrode regardless of the shape of the main electrode such as a plate type or a rotary arc type.
제5도의 봉 형상의 트리거 전극에 인가되는 전압이 10∼20 kV 정도인데, 이보다 낮은 인가 전압에서 트리거(점화)될 수 있도록 고안한 것이다. 트리거 전극이 역사다리꼴 형태로 칼날처럼 날카롭게 되어 있기 때문에, 주전극과 트리거 전극 간에 전계 강도가 강하게 형성된다. 따라서 10 kV 이하의 전압에서도 진공 중 절연 파괴가 원활히 이루어져 주전극과 트리거전극 간의 트리거 아크(21)가 발생하므로, 펄스 발생장치의 용량이 작아도 되고 에너지를 더 적게 이용해도 되는 것이고, 결국 경제성이 더 높아진다. Although the voltage applied to the rod-shaped trigger electrode of FIG. 5 is about 10 to 20 kV, it is designed to be triggered at a lower applied voltage. Since the trigger electrode is sharpened like a blade in an inverted trapezoidal shape, the electric field strength is strongly formed between the main electrode and the trigger electrode. Therefore, even when the voltage is less than 10 kV, the breakdown of the vacuum is performed smoothly, so that the trigger arc 21 between the main electrode and the trigger electrode is generated. Therefore, the capacity of the pulse generator may be smaller or less energy may be used. Increases.
제7도는 본 발명에 따른 평판형 주전극의 개략적인 도면이고, 제8도는 제7도의 평판형 주전극으로, (A)는 평면도이고 (B)는 종단면도이다. 평판형 주전극은 제4도 및 제5도의 반구형 주전극과 진공 갭 스위치에서의 동작원리, 구조, 배열 등이 동일하다. 다만, 가공성은 반구형 주전극보다 더 좋고, 비용도 더 저렴하다. 또한, 반구형 주전극과 마찬가지로, 평판형 주전극에 연결된 트리거 전극의 단부가 역사다리꼴형이어도 된다.FIG. 7 is a schematic diagram of a planar main electrode according to the present invention, and FIG. 8 is a planar main electrode of FIG. 7, wherein (A) is a plan view and (B) is a longitudinal sectional view. The planar main electrode has the same operation principle, structure, arrangement, and the like in the hemispherical main electrode of FIGS. 4 and 5 and the vacuum gap switch. However, workability is better than hemispherical main electrode and the cost is lower. In addition, similar to the hemispherical main electrode, the end of the trigger electrode connected to the flat main electrode may be an inverted trapezoidal shape.
제9도는 본 발명에 따른 한 구체예의 진공 갭 스위치의 개략적인 단면도이다. 응축 실드는 전기 절연통에 연결되어 진공 갭 스위치의 동작시 발생하는 금속 공기로부터 전기 절연통의 내부 벽을 보호하는 기능을 한다. 9 is a schematic cross-sectional view of a vacuum gap switch of one embodiment according to the present invention. The condensation shield is connected to the electrical insulator and functions to protect the inner wall of the electrical insulator from metal air generated during operation of the vacuum gap switch.
제9도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 갭 스위치의 진공용 전기 절연통과 응축실드는 1 개로 이루어져 있는 것이 특징이다. 이것은 제2도에서 도시한 종래의 진공 갭 스위치에 진공용 전기 절연통(16)이 2 개가 설치되고, 그 사이에 응축 실드(17) 2 개가 고정되도록 구성되어 있는 것과는 다르다. 진공용 전기 절연통은 1 개가 한 쌍의 주전극 및 트리거 전극을 동시에 감싸고, 응축 실드는 1 개가 한 쌍의 주전극 단자 중 어느 한 쪽 방향의 진공용 전기 절연통에 연결되어 한 쌍의 주전극 및 트리거 전극을 동시에 감싸는 것이 바람직하다. 즉, 1개의 응축 실드가 주전극과 동일한 전위를 갖는 위치에 고정되는 것이 바람직하다. 진공용 전기 절연통 및 응축실드가 1 개인 진공 갭 스위치의 주전극은 제9도에 도시된 반구형 주전극 뿐만 아니라, 로터리 아크(회전)형 등의 종래의 주전극과 평판형 주전극에도 적용될 수 있다.As shown in FIG. 9, the vacuum insulated cylinder and the condensation shield for the vacuum gap switch according to the present invention are characterized by one. This is different from the conventional vacuum gap switch shown in FIG. 2, in which two vacuum insulated cylinders 16 are provided, and two condensation shields 17 are fixed therebetween. In the vacuum electric insulating tube, one wraps a pair of main electrode and a trigger electrode at the same time, and one condensation shield is connected to the vacuum electric insulating tube in either direction of one of the pair of main electrode terminals to connect a pair of main electrodes. And it is preferable to surround the trigger electrode at the same time. That is, it is preferable that one condensation shield is fixed at a position having the same potential as the main electrode. The main electrode of the vacuum gap switch having one vacuum insulator and one condensation shield can be applied not only to the hemispherical main electrode shown in FIG. 9, but also to a conventional main electrode such as a rotary arc type and a flat main electrode. have.
진공 갭 스위치의 인가 전압이 높은 경우에는 종래와 같이 진공용 전기 절연통 2 개 사이에 응축 실드 2 개를 각각 연결시킴으로써, 전기 절연통의 내경 치수가 작아지고, 응축 실드 내경 치수도 작아지므로 진공 갭 스위치의 부피가 작아질 수 있다. 그러나, 인가 전압이 15 kV 이하일 경우에는 한 쌍의 주전극과 응축 실드의 전계 강도가 낮으므로 종래의 진공 갭 스위치인 제2도와 같이 진공용 전기 절연통 및 응축 실드를 각각 2개를 사용하는 것은 비경제적이고, 비효율적이다. 그러므로, 주전극 단자(11) 측과 동일 전위를 띠는 곳에 응축 실드를 고정시키고, 진공용 전기 절연통을 1 개만 사용하여 인가 전압에 알맞은 길이의 진공용 전기 절연통(24)을 사용하여, 재료비를 절감하고, 공정을 단순화시켜 인건비를 절감하는 효과를 갖는다.When the applied voltage of the vacuum gap switch is high, by connecting two condensation shields respectively between the two vacuum insulated cylinders as in the prior art, the inner diameter of the insulated cylinder is reduced and the inner diameter of the condensed shield is also reduced. The volume of the switch can be made smaller. However, when the applied voltage is 15 kV or less, the electric field strength of the pair of main electrodes and the condensation shield is low, and thus, using two vacuum electric insulating cylinders and two condensation shields as shown in FIG. Uneconomical and inefficient Therefore, the condensation shield is fixed to a place having the same potential as the main electrode terminal 11 side, and only one vacuum electric insulating tube is used, and the vacuum electric insulating tube 24 having a length appropriate to the applied voltage is used. It has the effect of reducing labor costs by reducing material costs and simplifying the process.
나아가, 진공용 전기 절연통 및 응축실드가 각각 1개가 사용된 본 발명에서도 트리거 전극이 한 쌍의 주전극 중 어느 하나의 중심을 관통할 수도 있고, 트리거 전극의 단부가 역사다리꼴 형상일 수도 있다.Furthermore, in the present invention in which one vacuum electric insulating tube and one condensation shield are used, the trigger electrode may pass through the center of any one of the pair of main electrodes, and the end of the trigger electrode may have an inverted trapezoid shape.
제10도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 진공 갭 스위치의 개략적인 단면도이다. 한 쌍의 주전극 사이의 거리를 임의로 조절하는 경우, 인가 전압 및 전류 용량을 임의적으로 변화시킬 수 있는 장점이 있다.10 is a schematic cross-sectional view of a vacuum gap switch of another embodiment according to the present invention. In the case of arbitrarily adjusting the distance between the pair of main electrodes, there is an advantage that the applied voltage and current capacity can be arbitrarily changed.
제10도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 갭 스위치는 주전극 간의 간격이 조절 가능하도록 고안된 것이다. 구체적으로, 주전극의 상부에 설치되는 진공 기밀용 주름관을 따라 주전극을 이동시킬 수 있도록, 주전극의 부재에 손잡이(41)가 설치된다. 주전극에 연결된 부재의 단부에 눈금자(42)를 위치시켜 한 쌍의 주전극 사이의 거리를 측정한다. 또한, 주전극 부재에 평행하게 기준눈금(43)을 설치하여 부재의 이동 거리를 측정한다. 진공기밀용 주름관은 주전극을 이동시킬 뿐만 아니라, 주전극의 부재를 감싸고 있어서 진공 갭 스위치의 내부를 고진공(10-6Torr 정도)으로 유지한다.As shown in FIG. 10, the vacuum gap switch according to the present invention is designed to control the distance between the main electrodes. Specifically, the handle 41 is provided on the member of the main electrode so that the main electrode can be moved along the vacuum hermetic corrugated pipe installed on the main electrode. A ruler 42 is positioned at the end of the member connected to the main electrode to measure the distance between the pair of main electrodes. Further, a reference scale 43 is provided parallel to the main electrode member to measure the moving distance of the member. The vacuum hermetic corrugated pipe not only moves the main electrode but also surrounds the member of the main electrode to maintain the inside of the vacuum gap switch at a high vacuum (about 10 -6 Torr).
제11도는 본 발명에 따른 또 다른 구체예의 진공 갭 스위치의 개략적인 단면도이다. 진공 갭 스위치의 트리거 전극에 인가되는 전압이 높아야 되는 경우에는 진공용 전기 절연통 및 응축 실드를 각각 2개 사용하면서, 평판형인 한 쌍의 주전극을 이동시킬 수 있다. 나아가, 로터리 아크형 등 종래의 주전극과 반구형 주전극에도 적용될 수 있다.11 is a schematic cross-sectional view of a vacuum gap switch of another embodiment according to the present invention. When the voltage applied to the trigger electrode of the vacuum gap switch is to be high, a pair of flat plate-shaped main electrodes can be moved while using two vacuum electric insulating cylinders and two condensation shields. Furthermore, it can be applied to conventional main electrodes and hemispherical main electrodes such as rotary arc type.
본 발명은 가공성이 좋아 제조 공정이 단순하고, 인가 전압의 크기가 낮고, 비용이 저렴하고, 인가 전압의 허용범위가 넓은 진공 갭 스위치를 제공하는 효과가 있다. The present invention has the effect of providing a vacuum gap switch having good workability, a simple manufacturing process, low magnitude of applied voltage, low cost, and wide allowable range of applied voltage.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.
제1도는 펄스파워(pulse power)를 필요로 하는 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a system requiring pulse power.
제2도는 종래의 진공 갭 스위치의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional vacuum gap switch.
제3도는 종래의 진공 갭 스위치에서 트리거 갭(trigger gap)이 설치된 주전극의 도면으로, (A)는 평면도이고, (B)는 종 단면도이다.3 is a diagram of a main electrode provided with a trigger gap in a conventional vacuum gap switch, (A) is a plan view, and (B) is a longitudinal sectional view.
제4도는 본 발명에 따른 반구형 주전극의 전류투입 및 소호원리를 나타내는 개략적인 도면이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the current input and the arc principle of the hemispherical main electrode according to the present invention.
제5도는 제4도의 반구형 주전극으로, (A)는 평면도이고 (B)는 종 단면도이다.5 is a hemispherical main electrode of FIG. 4, where (A) is a plan view and (B) is a longitudinal sectional view.
제6도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 반구형 주전극으로, 다른 형상의 트리거 전극을 도시하는 도면이다.6 is a hemispherical main electrode of another embodiment according to the present invention, showing a trigger electrode of another shape.
제7도는 본 발명에 따른 평판형 주전극의 개략적인 도면이다.7 is a schematic diagram of a plate-shaped main electrode according to the present invention.
제8도는 제7도의 평판형 주전극으로, (A)는 평면도이고 (B)는 종단면도이다.8 is a planar main electrode of FIG. 7, (A) is a plan view, and (B) is a longitudinal sectional view.
제9도는 본 발명에 따른 한 구체예의 진공 갭 스위치의 개략적인 단면도이다.9 is a schematic cross-sectional view of a vacuum gap switch of one embodiment according to the present invention.
제10도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 진공 갭 스위치의 개략적인 단면도이다.10 is a schematic cross-sectional view of a vacuum gap switch of another embodiment according to the present invention.
제11도는 본 발명에 따른 또 다른 구체예의 진공 갭 스위치의 개략적인 단면도이다.11 is a schematic cross-sectional view of a vacuum gap switch of another embodiment according to the present invention.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 * Brief description of the main symbols in the drawings
1 : 진공 갭 스위치 2 : 펄스파워 이용장치1: vacuum gap switch 2: pulse power using device
3 : 펄스 발생장치 4 : 콘덴서3: pulse generator 4: capacitor
7 : 스위치 8 : 정류기7: switch 8: rectifier
9 : 교류전원 11, 12 : 주전극 단자9 AC power 11, 12 main electrode terminal
13, 14 : 주전극 15 : 트리거 전극13, 14: main electrode 15: trigger electrode
16 : 진공용 전기 절연통 17 : 응축 실드16: vacuum insulator 17: condensation shield
18 : 부싱(bushing) 19 : 절연재18 bushing 19 insulation material
20 : 진공영역 21 : 트리거 아크20: vacuum area 21: trigger arc
22, 23 : 주전류 아크 30 : 트리거 단부22, 23: main current arc 30: trigger end
40 : 진공기밀용 주름관(Bellows) 41 : 주전극 거리조절 손잡이40: vacuum sealing bellows 41: main electrode distance control knob
42 : 주전극 거리측정 눈금자 43 : 주전극 거리측정 기준 눈금42: main electrode distance measurement ruler 43: main electrode distance measurement reference scale
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