电爆炸断路开关

叙述了金属导体电爆炸的物理过程 ,分析了金属导体电爆炸时电阻率与比作用量、压力、能量、密度、爆炸产物膨胀速度、导体电流密度及周围介质等影响因素的关系 ,从而确定电爆炸断路开关的一般设计原则。

XH-1装置电爆炸断路开关阻抗特性分析

介绍了 XH-1装置电爆炸断路开关的结构特征 ,给出典型的实验结果 ,对开关阻抗特性进行了初步分析 ,讨论了开关阻抗变换过程的物理机理 ,由实验数据得到了开关阻抗随时间变化曲线及电阻倍增比 R/R0 与比内能ε的关系曲线。

一种基于电爆炸丝断路开关的多脉冲产生技术

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10Ω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。

基于电爆炸丝断路开关的方波脉冲功率源

为了改善电感储能脉冲功率源的输出波形,本文提出一种基于电爆炸金属丝断路开关的方波输出脉冲功率源。该脉冲源以脉冲电容器为初始储能源,通过脉冲形成网络对电爆炸金属丝开关放电,当电流达到峰值附近时,电爆炸金属丝开关断开,将能量切换到负载上。由于脉冲形成网络中电感电流不能突变,所以负载上能得到数倍于初始储能电容充电电压的脉冲输出;由于脉冲形成网络中电容的续流作用,所以负载上能得到准方波脉冲输出.验证实验结果表明:在1μF初始充电电容充电32k V时,在10Ω负载上得到电压幅值83k V,半高宽279ns,90%平顶172ns左右的脉冲输出,证明了该原理的脉冲功率源可行性。

电爆炸断路开关综述

叙述了金属导体电爆炸的物理过程，分析了金属导体电爆炸时电阻率的影响因素，从而确定电爆炸断路开关的一般设计原则。

电爆炸金属丝电路特性的研究

测定金属丝在不同条件下发生电爆炸时金属丝上的电压和电流,通过研究得到金属丝在不同条件下的电爆炸规律,在此基础上改进了单丝一维单温磁流体动力学数值计算模型,使之能够计算多丝并联电路.计算结果与实验结果基本吻合并能对各种含电爆炸元件的电路做出估算,为电爆炸断路开关的设计和改进提供参考.

爆炸驱动铁电体电源快脉冲产生技术

以发展轻小型高电压脉冲驱动源为出发点,提出采用爆炸驱动铁电体作为初级电源,通过电感储能与电爆炸丝断路开关进行脉冲压缩和功率放大,探索基于爆炸驱动铁电体电源的小型化高电压快脉冲产生技术。从爆炸驱动铁电体电源的全电路模型和铁电陶瓷材料特性出发,通过理论分析和仿真研究,分别对大电流模式和高电压模式的爆炸驱动铁电体电源的物理参数进行了设计,获得了铁电体电源工作模式和电路参数对产生高电压脉冲的影响规律,认为铁电体电源高电压模式更适合于与断路开关技术结合产生高电压快脉冲,并通过实验对该技术原理进行了验证。实验中铁电体电源输出电流约360 A、脉宽约3.8μs,对17.5 nF电容器充电至75 kV,电容器放电后在电爆炸断路开关中产生峰值大于12 kA的脉冲电流,最终在X射线二极管负载上获得了电压峰值大于180 kV、前沿3 ns、脉宽30 ns、电流峰值3.4 kA的高电压快脉冲。

基于断路开关的准方波输出脉冲功率源

为了改善电感储能脉冲功率源的输出波形,提出一种基于电爆炸金属丝断路开关的准方波输出脉冲功率源。该脉冲源以脉冲电容器为初始储能源,通过脉冲形成网络对电爆炸金属丝开关放电,当电流达到峰值附近时,电爆炸金属丝开关断开,将能量切换到负载上。由于脉冲形成网络中电感电流不能突变,所以负载上能得到数倍于初始储能电容充电电压的脉冲输出;由于脉冲形成网络中电容的续流作用,所以负载上能得到准方波脉冲输出。通过理论分析和电路仿真分析,确定了脉冲形成网络的电感电容级数和爆炸丝参数。对功率源进行了实验验证,实验结果表明:在1μF初始充电电容充电32 kV时,在10Ω负载上得到电压幅值83 kV,半高宽279 ns,90%平顶172 ns左右的脉冲输出,证明了该原理的脉冲功率源可行性。

电爆炸丝的一维数值模拟

金属电爆炸目前是重要的断路开关之一。电爆炸丝断路开关具有结构简单、制造容易、几乎可以在任何环境中使用，并且能够满足大能量、大电流、高功率的要求，因此广泛应用于电感储能的实验中。

利用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压

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。

爆磁压缩发生器与高阻抗负载匹配调制电路

通过对以电容器替代爆磁压缩发生器的系统等效电路进行理论分析,对影响这种调制电路性能的关键问题及其解决方法进行了讨论。根据理论分析结果对调制电路进行了设计。在初步实验中,当用于去除电爆炸丝上附加电压的撬断开关保持断开时,变压器原边电流切断不彻底,电容负载上充电电压峰值为-264kV;保持其他电路参数不变,而使撬断开关在电爆炸断路开关断开过程中闭合时,变压器原边电流切断彻底,在相同负载上充电电压峰值为-374kV。实验结果验证了理论分析结果,并证明了采用这种调制电路能够实现爆磁压缩发生器与高阻抗负载匹配。

20GW低阻负载电感储能功率调节装置研究

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%。

并联电爆炸丝断路开关断流特性模拟与分析

为了研究电爆炸丝长度、根数以及直径对并联电爆炸丝断路开关断流特性的影响,理论分析了并联电爆炸丝断路开关的物理模型,推导了相关设计参数的计算方法,建立了基于时变电阻的仿真模拟模型,并分析了断路时间、断路电流和断流效果等特性的变化规律。结果表明该模型很好地符合实验结果,并能够很精确、便捷、直观地得到电爆炸断路开关断流的一般规律,为设计并联电爆炸丝断路开关的参数选择提供了参考依据。

用爆磁压缩发生器产生高功率脉冲高电压

利用螺旋型爆磁压缩发生器(Helical Explosive-Magnetic-Generators，简称HEMG)产生的脉冲高电压是爆磁压缩技术应用的一大方向。如何利用HEMG产生几百千伏甚至兆伏高电压脉冲一直受到人们的关注。20世纪80年代初期，利用传统变压器升压方法可以获得500-800kV的高电压，但系统输出电压受变压器耐压能力极大限制。国内外多年研究经验表明，要获得几兆伏甚至10MV以上高电压主要还是要依靠电爆炸丝断路开关(EEOS)。

电感储能脉冲功率源

电感储能脉冲功率源以其储能密度高、结构紧凑、体积小等优点被广泛应用于等离子体物理、高功率激光、电磁辐射等研究领域。其技术难点在于高功率和小型化，因此，提高能量传递效率是解决这一难题的关键。通过对电感储能脉冲功率源中最关键部件-电爆炸丝断路开关性能研究，研制出了较高性能的电爆炸丝断路开关，大大提高了能量传递效率，从而提高了功率源的输出功率。通过一体化结构设计，实现了脉冲功率源的小型化。

利用爆磁压缩发生器产生高功率高电压脉冲

利用螺旋型爆磁压缩装置（HEMG）产生脉冲高电压技术主要应用于驱动微波器件产生高功率微波（HPM），应用于核电磁脉冲及雷电电磁脉冲（E脚）的模拟与防护。利用HEMG作为能源驱动电爆炸丝开关（EEOs）产生脉冲高电压，目前主要有以下两条技术途径：一是采用紧凑型的所谓含动态变压器结构的HEMG（脉宽窄）作为能源驱动电爆炸丝断路开关产生脉冲高电压。这条技术路线系统结构简单，

不同介质中电爆炸金属丝断路开关性能的实验研究

进行了不同绝缘介质，如空气、N2、去离子水、变压器油等对电爆炸丝断路开关性能影响的实验研究，结果表明要提高电爆炸金属丝断路开关的性能，除了选用合适的电路参数、金属丝尺寸以外,还必须选用高性能的绝缘介质。

一台变脉宽MV级脉冲发生器

介绍了一台脉冲宽度在 10 0～ 4 0 0 ns可调、电压幅值 2～ 3MV的高压脉冲发生器 。

圆盘型发生器驱动固体套筒内爆的数值模拟

根据电爆炸箔断路开关的简化数值模型和不可压缩固体套筒的零维模型,利用Matlab编写了用于模拟圆盘型发生器驱动固体套筒内爆的一体化程序D-Liner,对圆盘型发生器、电爆炸箔断路开关、固体套筒内爆的耦合过程进行了数值模拟,分析了电爆炸断路开关工作电压、套筒半径、套筒速度的变化过程以及电爆炸断路开关对发生器电流波形的影响,并对套筒参数进行了优化设计。计算结果表明,以直径400mm的十单元圆盘型发生器为驱动源,采用长度72cm、厚度120μm的铜箔作为脉冲锐化开关,当初始电流为5.9 MA时,圆盘型发生器能够获得35 MA的脉冲大电流,电爆炸箔断路开关在击穿与之并联的间隙开关之后可以在固体套筒上产生230kV的高电压和31MA、特征上升时间1.6μs的脉冲大电流,能够把50g柱形铝套筒加速到13.7km/s。

新型功率调节系统中的炸药驱动断路开关技术

介绍了两种炸药驱动断路开关的基本工作原理及主要性能。提出了在以爆炸磁压缩发生器为能源的脉冲功率调节系统中，采用两级爆炸断路开关。估算并比较了采用两级断路开关和只用一级爆炸丝断路开关时爆炸丝开关中的能量损耗。