Трехэлектродный разрядник

Трехэлектродный разрядник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е fi!)601777

ИЗОБРЕТЕН И Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.07.76 (21) 2384041j18-25 с присоед;гнением заявки:Хе—,51)М.К,-.- Н 01 Т 3,00Гесударственный комитет

Совета Министров СССР тв делал) изобретений и открытий (28) 1 рп01 "T>T— (ОЗ) Х Д1х 621 319 51 (088.8) (43) Опубликовано 05.04.78. Б)о.!. eTCII! ¹ 13 (45) Дата Опубл)!конан:..я описа-IIIB !8.05.78 (72) Авторы изобретения А. И. Герасимов, А. С. Федоткин и С. Я. Слюсapefi«o (71) Заявитель (54) TP ЕХЗЛ EKTPОДИbi Й РАЗРЯДН Ик

Изобретет!Не относится к снльното:1:)ым

IffvIëóëbc!Iûì газоразрядным управляемым коммутационным устройствам тригатронного типа. Такие разрядники используются з зысокозольтных ценя.; для ф::мнвоза;1:)я импульсов тока т!ли напряжения, 3 ч-:ñòíîñò:1 3 генераторах умножения напряже:-гия по методу Маркса, для ком мутацгии низко !мпеда-icпык ем кост Iblx Ia Koпителей.

Известны V.:fpaB;iife !ble разрядники-три. атр,!lb!, содержа!цие;IBa ociIOBHbix 3;Iектр Ода и од. ffi у-ipaB;ii!!0!)!i!If в в !дс стерж:.)я. paç,icщенный соосно з отсзерстии одног0 из оснсзнык электродоз fl).

Для ускорения сраоатызания разр",.д-:-.:.: наполняют сжатым газом (воздухом нли азотом), что;)озволяет уменьшить дл)ину разрядного промежутка между основ:!ым:f электродами и узел)!чить напряженность электри-feскс".0 поля в промежутке. Минимальный зазор между управляющим -i охватывающим его основ:-!ым электродами вы lo;IHiI)o T как можно ближе к вершине упразляющего электрода.

Недостатками, известных трекэлектроднь)к разрядников являются невысокое оыстродей .Ств)ие и ..!т!экая стабильность управляемык включений.

Ближайшее тени.еское реше.-!Не к предложенному — трехэлектродный разрядник тр:)гатроннo;о тнла, напол;!сн:!ь)й элсктроот,".. .!Цательт!Ых):-азом, !апрпмср элсгазом, со:!ез>кащ: и дза ос ioBI!Ык 3ic) Tpo Ia;1 стсржнезой у"lpaB1iIIol!I:III электрод, размещен;!»;й

15: олярности с крутым передним фро:)том.

Недостаткам)1 иззсстного зазрядника $)Bл яlотся выco!i ая эрозия кромок х правая!Ощс

"o электрода и связаннос с это)м уз)еньшение ресурса; стаонльно.сти зключени!"!.

Цель 1!зооретсн))я — узслнчсннс ресурса н повышен:)е стабиль: ости включений раз р я д н 1! v. а .

ЭTа I!сль дост:fгаcTcя Tcм, чTÎ ка .! ал О. затыва)0!цего Îc:-)ÎBн01-О 3лект1)Ода Bbi.!0;Iíc)1 с уши рением 3 сторону рàзрядного промежутКа. а на ТорЦОЗОЙ If ООКОзой, В 00,1aCTII максимаи:I bi!0. О cviKc,:-1ня ач зл а, НОвсрхн Остях управлякнце;О электрода вы)!олнены углуб пения.

Изобретение поясняется чертежом.

601777

Упразляющий электрод 1 размещен сооспо с основными электродами 2,и 3, причем торцовая поверхность 4 управляющего электрода находится заподлицо с внешнеи поверхIIocit to электрода 2. На торцозой и боковой, в месте минимального зазора между электродами 1 и 2, поверхностях электро,д 1 выполнены кольцевые пазы, а острые кромки на электроде 2 скруглены. Электрод 8 имеет полусферическую форму c:I.toñêoé частью 5 против торца управляющего электрода. Электроды размещены в среде сильноэлектроотрицатсльного газа, например,элегаза.

Устройство работает следующим образом. ,Прп выбранной полярности потенциалоз электродов напряжение U „,неуправляемого пробоя тригатрона выше, чем при обратной полярinocTH itipn Ilpo tnx pHBHbtx уcлозиях. Связано это,с тем, что находящийся Ho;i отрсщательным потенциалом электрод 3, являющийся катодом, имеет более гладкую поверхность, чем электроды I,è 2, поэтому усиление электрического поля на макронеоднородностях его поверхности меньше. Для эмисс19п, например автоэмиссии, с поверхности эле1 трода 8 электронов, которые могли бы,инициировать пробой, необходимо пр л да иной геометрии электродов тригатрона и данном давлении и роде газа создать разность потенциалов электродов 2 и 3 большую, чем при полоиптель ной полярности электрода 3. Отсюда следует, что при выбранной,полярностн потенциалоз электродов запас электропрочностн разрядника К выше .при прочих равных условиях.

Кроме того, при данном 1/„такая полярность электродов позволяет около вершины электрода,1 создать между. электродами 1 и 2, образующими составной анод, больший зазор.

Оптимальными относительно максимальиой электрической прочности являются такая величина зазора между электродами 1 и 2 и такая их геометрия, при которых иницииро зание разряда равновероятно как с электродов 1 и 2, так и с электрода 3.

Кроме повышенной электропрочности, разрядник при указанной полярности,потенсциалов электродов .и при .подаче на электрод I импульса управляющего напряжения положитель ной полярности с крутым передним фронтом (длительность им пульса меньше времени пролета иона) характеризуется мень

mnat,временем задержки и более высокой стабильностью срабатывания. Это связано с тем, что при подаче на электрод 1 управляющего импульса положительной полярсности по достижении критическои для начала разряда на пряженnocTII поля образующиеся .вблизи кромок кольцевых .проточек электроны инициируют катодонаправленный стример, движущийся к электроду,З и переходящий з разрядный канал.

Так как развити е разряда нагл(более вероятно с мест максимальной .напряженности электрического поля, то наличие на то рцовой поверхности управляющего электрода

65 проточек с острымл кромками, имеющими большую общую длину, способствует пх меньшему «затуплению»,с числом включений тригатрона и повышает ресурс его стабильных

"a.IÓÑÊÎÂ.

Макронеоднородности поверхности управ ляющего электрода могут ob!Tb образованы и лрупими способами, например насечкой, а выступы и углубления, иметь различную форму. Особенно эффектизслы пазы, если их ширина и глубина сравни Ihl шириной и г,tvбш ой кольцевого зазора между электродами .1 и 2 около вершины электрода 1. Наличие подобных пазов на ц:глиндрпческой поверхности электрода 1 з окрестности минимально го кольцевого зазора между электродамл 1 и

2 также способствует повышению стабильности задержки пробоя этого зазора з течение большего числа рабочих циклов, in в итоге такие стабилизирует временные характеристики тригатрона. Кроме пере .нсленного, разнесение (по,сравнению с аналогами и с прототипом) по поверхности электрода 1 «точек соприкосновения» с ним каналов разрядов с электродов 2, 8 приводит к меньшему разогреву и эрозии электрода 1, меньшему запылению частичками металла изоляторов тригатрона, что B совокупности также увели"- изает долговечность разрядника.

Оптимальными относительно минимально го расстояния меиду электродом 8 и находящпм ися под общим положительным потенциалом электродами 1 и 2 при;да нном давлении газа и данной величине U, являются такие геометрические параметры кромок на электроде 3 н кромок пазов на поверхности 4, при которых иниц|лирозание неуправляемого и робоя равновероятно как с поверхности электрода 8, так ги с поверхности 4.

Были проведены испытания макета разрядника,с электролами, выполненными аналогично показанным на чертеже. Расстояние между электродами 2 и 3 составляло 7 яя, диаметр;электрода 17 пя, величина кольцевого зазора около вершины управляющего .электрода и минимального зазора составляла соответственно 4,и 2 яя.

Разр ядник заполнялся смесью элегаза (30%) с азотом (70%) и коммутировал конденсатор

ИК-100 — 0,4У4 (100 rB; 0,4 якФ), заряжаемый до 100 кВ (запасаемая энергия 2 кДж).

На электрод l подавался импульс напряжения,положительной полярности амллитудой около 40 кВ,и с длительностью переднего фронта около 13 нсек.

Ислытания показали, что при рабочем напряжении (= 100 кВ разброс времени задержки срабатывания тригатрона не превышает +- 5 неера з диапазоне изменения давления от соответствующего,неуправляемому пробою при U = 100 кВ (давление равно 3 ат, запас К = 0 / ),до максимального 12 ат, выше которого разброс становился больше указанного, а запас электропрочности при 12 ат составлял К = 110% (давление 12 ат соот601777

Составитель В. Обухов

Редактор T. Орловская Техред И. Рыбкина Еор:.е.:тор E. Г.тман

Заказ 174j347 Изд. ¹ 131 Тираж 964 Подписиae

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-З5, Раушскзя наб., д. 4/5

Тип.."ар:к. Йил. п-.е:I. «11атеит ветствовало напряжению неуправляемого пробоя 0„= 210 кВ). В течение цикла (2000 последовательных запусков тригатрона с частотой 2 раза в минуту) цри К = 100 в тригатрон,стабильно включался с разбросом времени задержали,не более + 5 нсек. Высту панче на 0,15 л.,и в разрядный промежуток торцовой поверхности управляющего электрода 1 относительно поверхности электрода 2 или, наоборот, заглубление ее на такую же величину не изменяли пусковых характеристик трягатрона.

Таким образом, изобретение обеспечивает увеличение ресурса и повышение стабильности срабатывания.

Особый интерес представл,яют предложенные разрядники в случаях, когда необходимо коммутировать сильноточные (> 50 кА) цепи с большой запасаемой энергией (> 10 кДзк).

Формула изобретения

Трехэлектродный разряд н ик тригатронного типа, наполненный электроотрицательным газом, например элегазом, содержащий два основных электрода и тержневой управляющий электрод, размещенный соосно в от5 верстии охватывающего его основного электрода, отличающийся тем, что, .с целью увслпчения ресурса и повышения стабильности включений разрядника, канал охватывающего OcI10BIIQI электрода вьно IHcH с уш п10 рением в сторону разрядного промежутка, а на торцовой и боковой, з ооластп максимального сужения канала, поверхностях управ ляющего электрода зыполснa:-IoI углубления.

15 Источник и информации, принятые во внлмачпе прп экспертизе:

1. «Техн.liia больших импульсных токов и магчитных полей», под ред. В. С. Комелькова, 20:М., Лто м из да т, 1970, с. 194.

2. Маг1ins D. «JEE Traris», v. N,— S — 18, ¹ 4. 1971, р. 296.