强激光与粒子束
2023, 35(2): 025003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
为了减小脉冲功率源装置的体积,对三电极气体开关和两电极气体开关的结构进行了小型化设计。采用电磁场仿真软件对局部结构进行优化,对初步设计的触发开关和自击穿开关在不同SF6气压(0～0.2 MPa)、不同开关间隙条件下的击穿电压及触发工作电压等进行了实验研究。结果表明:设计的触发开关和自击穿开关在0～0.2 MPa气压范围内,自击穿电压随气压具有很好的线性关系;自击穿开关间隙为8 mm,改变气压(0.1～0.2 MPa)可实现自击穿电压90～125 kV可调;触发开关主间隙为7 mm,改变气压(0.1～0.2 MPa)可实现触发工作电压40～95 kV 可调;初步估算,触发开关和自击穿开关的工作电感均约20 nH。利用重频脉冲电源,测试了开关的重频工作能力,在工作电压80 kV、导通电流约20 kA的条件下,重复工作频率在20 Hz以上。此外,利用研制的开关构建了八级紧凑型Marx发生器,实现了5和10 Hz重频多脉冲输出。
气体开关 重复频率 Marx发生器 多脉冲 gas switch repetitive pulse Marx generator multi-pulse 强激光与粒子束
2016, 28(2): 025005
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 脉冲功率科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621999
为减小脉冲功率源装置的体积，对场畸变三电极轨道气体开关和两电极轨道气体开关结构进行了小型化低电感设计，采用电磁场仿真软件对局部结构进行优化，对初步设计的触发开关和自击穿开关在不同气压(0～0.3 MPa)和不同气体介质(N2，SF6，以及二者混合)条件下的击穿电压及导通电感等进行了研究。研究表明: 小型触发开关和自击穿开关在0～0.3 MPa气压范围内自击穿电压随气压具有较好的线性关系; 相同气压下SF6气体的自击穿电压约为N2气体的两倍; N2与SF6压力按3∶2混合的自击穿电压约为纯SF6气体的0.8～0.9倍; 内部充入0.25 MPa 气压的SF6气体时，触发开关和自击穿开关均可在190 kV左右正常工作。根据实验中出现的开关沿面击穿现象，对开关的沿面绝缘能力进行了优化设计，并得到了实验验证。另外通过短路放电测试，得到触发开关电感约22 nH，自击穿开关电感约20 nH，开关导通电流大于20 kA，多次放电后电极烧蚀痕迹分布均匀。
脉冲功率源 Marx发生器 场畸变开关 击穿电压 开关电感 pulsed power supply Marx generator field distortion switch breakdown voltage switch inductance 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045034
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
采用等效电路模型程序--BCYSSYS对系统参数进行优化,设计了04型爆磁压缩发生器及用04型发生器驱动的紧凑型爆炸脉冲电源。紧凑型爆炸脉冲电源长度小于1.2 m,直径0.4 m,质量约100 kg。实验结果表明:04型爆磁压缩发生器能够在3 μH电感负载上获得脉宽约10 μs、峰值为100 kA的脉冲大电流输出;当负载电阻为8.7 Ω时,输出电功率大于20 GW。典型实验结果与采用BCYSSYS程序得到的计算结果吻合较好,验证了BCYSSYS程序用于爆炸脉冲电源理论设计的可行性。
爆磁压缩发生器 爆炸脉冲电源 脉冲功率技术 电爆炸丝 explosive magnetic generator explosive pulsed power source pulsed power technology electrically exploding wire
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
研究了电感储能功率调节装置中的电爆炸丝断路开关在强电流作用下发生电爆炸后,储能电感上感生的高压脉冲驱动脉冲变压器在低阻抗(19 Ω)负载上得到的电脉冲。利用Ansoft Simplorer 7仿真软件建立了相关模块化集中参数电路模型,首先估算选取典型电路参数进行了程序编制、调试和模拟计算,得到了正确收敛的数值结果。在此基础上进行了实验研究,并将实际电路参数代入电路模型计算,模拟程序得到了与实验吻合的计算结果。现有研究表明,电爆炸丝驱动脉冲变压器在低阻抗负载上不能产生超高压脉冲,但可显著展宽负载得到的电压脉宽,在需要长脉宽应用场合有潜在的应用前景。
电爆炸丝 脉冲变压器 Simplorer软件 低阻抗 脉宽 electrical explosion wires pulse transformer Simplorer code low-impedance pulse width
1 中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院,四川,绵阳,621900
介绍了一种基于电感储能和电爆炸丝断路开关的多脉冲发生器.该发生器是由作为初级能源的脉冲电容器组、储能电感和多级串联的不同长度、不同截面积的电爆炸丝断路开关组成.实验中在约10 Ω电阻负载上获得了2个大于250 kV和3个大于200 kV的脉冲输出.脉冲数由串联丝阵级数决定,脉冲幅度和脉冲间隔可通过爆炸丝参数、电容器充电电压调节.
电感储能 电爆炸丝断路开关 串联丝阵 多脉冲发生器 脉冲电压
1 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川,绵??621900
设计了电爆炸金属丝产生纳米金属氧化物粉末的实验装置,金属丝电爆炸腔采用圆筒结构,纳米粉末经过微孔滤膜过滤收集.成功制备了纳米Al2O3粉末,其平均粒度达到64.9 nm.对电爆炸金属丝产生纳米Al2O3粉末的物理条件进行了研究.结果表明实验条件对粉末粒度有重要影响:随气压的增加粉末平均粒度变大;随金属丝直径增大粉末平均粒度变大;粉末的平均粒度与电容器的初始储能也有一定的关系.
电爆炸丝 纳米粉末 氧化铝(Al2O3) Electrical explosion of wires Nanopowders Alumina（Al2O3） 强激光与粒子束
2005, 17(11): 1753
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
采用金属箔电爆炸过程的二维数值计算模型,对含电爆炸金属箔断路开关的电感储能脉冲功率调节系统进行了数值计算.以此为基础,研制出了一种低电感型的电爆炸箔断路开关,并以4μF/75kV脉冲电容器组作为初级能源,13Ω电阻作为负载进行实验研究.研究结果表明:在负载上可获得约250kV,脉宽大于400ns的脉冲电压.
电爆炸箔 断路开关 功率调节 脉冲电压 Electro-exploding foil Opening switch Power conditioning Pulse voltage
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
爆磁压缩发生器产生脉冲高电压技术可以用于产生高功率微波及强电磁脉冲的实验研究.给出了利用螺旋型爆磁压缩发生器(HEMG)驱动电爆炸丝功率调节系统产生高功率脉冲高电压的实验方法和主要的结果.在利用HEMG驱动电爆炸丝断路开关(EEOS)产生脉冲高电压实验中,获得了最高电压700～800kV,功率大于20GW的脉冲输出.
爆磁压缩发生器 电爆炸断路开关 脉冲功率技术 爆炸脉冲能源 Helical explosive magnetic generators（HEMG） Electrically exploded opening switch （EEOS） Pulsed power Explosive power source
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
对电感储能/电爆炸丝断路开关功率调节系统进行了数值模拟,研制了输出峰值功率大于20GW的小型化低阻负载电感储能/电爆丝断路开关功率调节装置.实验结果表明:以电容器作为初始能源,在6～10Ω电阻负载上输出脉冲电压大于400kV、脉冲电流50～60kA,峰值功率大于20GW,能量转换效率大于30%.
电感储能 功率调节 断路开关 峰值功率 Inductive energy storage Power conditioning Opening switch Peak power
