[發(fā)明專利]一種吸收分布電容釋放能量的緩沖器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310726416.7
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103730887A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣才超;劉勝;胡純棟;胡兵;劉智民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院等離子體物理研究所
• 主分類號: H02H9/00
• 分類號: H02H9/00;H02H9/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種吸收分布電容釋放能量的緩沖器。

背景技術(shù)

由于大功率強流粒子束系統(tǒng)的離子源運行在強電場條件下的等離子體負(fù)載狀態(tài)，這使得高壓擊穿現(xiàn)象時有發(fā)生，如果沒有保護(hù)措施，高壓傳輸線上各種分布電容的能量將進(jìn)入離子源電極上，研究表明，如果負(fù)載故障時吸收的能量大于幾個焦耳(約>5J)，離子源將受到嚴(yán)重?fù)p壞，其代價是很昂貴的。為了防止離子源在打火時受到損壞，必須在電路中設(shè)計有緩沖器保護(hù)單元，以起到限制故障電流，同時吸收分布電容所釋放能量的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種吸收分布電容釋放能量的緩沖器，適用于大功率強流粒子束系統(tǒng)中電力供應(yīng)部分的分布電容釋放能量的吸收，從而保護(hù)離子源和其它系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種吸收分布電容釋放能量的緩沖器，包括有多個并列放置的鎳鐵鐵芯，在相鄰的兩個鎳鐵鐵芯的之間設(shè)有絕緣墊片，在多個鎳鐵鐵芯的四周分別開有多個相對應(yīng)的通孔，在相對應(yīng)的通孔內(nèi)設(shè)有連接桿，在連接桿的兩端分別連接有法蘭，通過法蘭和連接桿將多個鎳鐵鐵芯和絕緣墊片緊密連接組合成緩沖器核芯，在緩沖器核芯的外部套有圓柱套筒，在兩個法蘭與圓柱套筒的兩端的接觸面上開有環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有緩沖墊片，在圓柱套筒外側(cè)纏繞有漆包銅線圈，在銅線圈外包裹有絕緣層。

在所述的兩個法蘭上均設(shè)有支撐耳和支撐底座。

鎳鐵鐵芯是整個緩沖器的核心部件，其功能是由多個緊密組合在一起形成SNUBBER工作時的等效電感和電阻消弱離子源打火擊穿時的電流，吸收大部分能量，因此該材料需要選擇飽和磁通密度大的材料；因為每一個鐵芯線圈所感應(yīng)的電壓不一樣，因此需要在相連的兩個鎳鐵鐵芯之間加一個絕緣墊片，其有兩個作用，一是將各個鎳鐵鐵芯線圈相互絕緣隔離，使其避免在電位過高時避免擊穿，破壞線圈的絕緣層；二是將鎳鐵鐵芯固定在絕緣墊片內(nèi)，使得整個緩沖器的鎳鐵鐵芯成為一個整體，確保其強度；緩沖器需要將絕緣墊片套鎳鐵鐵芯緊密連接在一起，因此在絕緣墊片的四周對稱開有多個通孔，所有絕緣墊片的通孔都對稱在一個軸心上，用于插入連接桿來將其緊密組合在一起；通過端頭法蘭和連接桿將所有的鎳鐵鐵芯和絕緣墊片緊密組合在一起構(gòu)成緩沖器的核芯，外部設(shè)計一圓柱套筒來將其固定；在緩沖器的圓柱套筒外纏有特制的漆包銅線圈，其功能是為緩沖器內(nèi)部的鎳鐵鐵芯提供偏置電流，防止發(fā)生磁飽和；為了避免剛性連接，在端頭法蘭的外端開槽與圓柱套筒連接內(nèi)部設(shè)計一緩沖墊片來實現(xiàn)連接；為了便于緩沖器吊裝和支撐，在其兩端頭法蘭上設(shè)計有支撐耳和支撐底座。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明是一種內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，外套在強流離子源供電電纜外部，其不影響供電電源的正常工作，只在離子源打火故障時起作用，限制打火電流同時吸收分布電容所釋放的能量，從而保護(hù)離子源和其他設(shè)備的安全；只在負(fù)載短路時起作用，它不影響大功率強流離子源束系統(tǒng)電源的正常運行；緩沖器抑制了離子源在最高輸出電壓80kVDC時的短路電流峰值小于800A，吸收了離子源故障打火時分布電容所釋放的大部分能量，使得在離子源電極端釋放的能量小于5焦耳；也可以應(yīng)用于其他需要抑制短路電流和吸收分布電容釋放能量的相關(guān)電力供電場合。

附圖說明

????圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種吸收分布電容釋放能量的緩沖器，包括有多個并列放置的鎳鐵鐵芯1，在相鄰的兩個鎳鐵鐵芯1的之間設(shè)有絕緣墊片2，在多個鎳鐵鐵芯1的四周分別開有多個相對應(yīng)的通孔，在相對應(yīng)的通孔內(nèi)設(shè)有連接桿3，在連接桿3的兩端分別連接有法蘭9，通過法蘭9和連接桿3將多個鎳鐵鐵芯1和絕緣墊片2緊密連接組合成緩沖器核芯，在緩沖器核芯的外部套有圓柱套筒4，在兩個法蘭9與圓柱套筒4的兩端的接觸面上開有環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有緩沖墊片6，在圓柱套筒4外側(cè)纏繞有漆包銅線圈5，在漆包銅線圈5外包有絕緣層10。

在所述的兩個法蘭9上均設(shè)有支撐耳7和支撐底座8。

本發(fā)明是一種利用鐵磁材料渦流損耗和磁滯損耗消耗故障能量的方法，通過將鎳鐵鐵芯套在通向離子源的電流導(dǎo)線上實現(xiàn)的。緩沖器的鐵芯可以等效成電感和電阻的并聯(lián)，當(dāng)發(fā)生打火故障時，短路電流被鐵芯等效的大電感限制，放電能量就轉(zhuǎn)移到損耗電阻上消耗掉，而一定體積的鐵芯能產(chǎn)生的鐵芯損耗是有限的，為了避免根據(jù)電源參數(shù)設(shè)計出的緩沖器體積過大，緩沖器設(shè)置反向偏置電路以獲得反向磁通初始值，以防止磁飽和，偏置到負(fù)飽和位置也可使非故障時的鐵芯電感很小，不影響電路正常運行。鐵芯緩沖器的材料和尺寸都必須合理選擇，使故障電流限制在合理的范圍并能迅速衰減，從而保護(hù)離子源。