Управляемый газонаполненный разрядник

Управляемый газонаполненный разрядник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СФв аи.. „, ъ ъ.,,„., „..

6.. моби® ф )в, ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1738О22

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву—

Ф (22) Заявлено 150278 (21) 2580487/18-25 (51)м. Кл.2 с присоединением заявки ¹

Н 01 T 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621. 316. . 933 (088. 8) Опубликовано 3QQ580 Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 300580 (72) Авторы изобретения

Н.Н. Вагин, Ю.В. Кисея и Б,П, Меркулов (71) Заявитель (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к газораэрядной технике и может быть использовано при создании гаэоразрядных приборов, например, управляемых га-. зонаполненных разрядников с широким диапазоном раб очих н апряжений и ма- лым временем запаздывания пробоя при работе в сильноточном режиме.

Известны управляемые искровые рязрядники тригатронногo типа, содержащие внутри гаэонаполненной оболочки анод, катод и управляющий электрод, расположенный внутри катода и отделен- ный от него изоляционной втулкой (1), 15

Конструкция тригатронного типа имеет узкий диапазон рабочих напряжений при расстояниях между основными электродами более 8 мм и ограниченный срок службы в сильноточном ре-2О жиме работы. При коммутации импульсных токов с амплитудой в десятки килоампер происходит заметное распыление материала электродов и осаждение его на изоляционной втулке, что рез- 25 ко сужает диапазон рабочих напряжений и ухудшает временные характеристики.

Известен также управляемый разряд;ник тригатронного гипа,в котором иэо. 30 ляционная втулка, отделяющая управляющий электрод от катода, выдвинута относительно катода в сторону анода.

Выдвижение изоляционной втулки внутрь основного разрядного промежутка позволяет получить широкий диапазон рабочих напряжений и малое время запаздывания при больших значениях амплитуды импульсного напряжения на управляющем электроде (2) .

Недостаток этой конструкции заклю- чается в малом сроке службы при коммутации больших импульсных токов, При работе в сильноточном режиме происходит разрушение изоляционной втулки и вследствие этого ухудшение электрических параметров.

Наиболее близок к предлагаемому рязряднику по конструктивному выполнению управляемый газонаполненный разрядник, содержащий анод и катод, выполненные в форме сферических чашек с центральными круглыми углублениями, и управляющий электрод в виде штыря, проходящий через отверстие в катоде . Большой срок службы в сильноточном режиме работы достигается перемещением основного разряда по поверхности электродов под действием поля электромагнита (3).

М с" - М- »

738022

Недостатком этого разрядника яв

ЛяЕтбя узкий диапазон рабочих напряже. ний и большое время запаздывания при

Мйнимальном напряжении пробоя.

Цель изобретения — увеличение ширинй диапазона рабочих напряжений и ,уменьшение времени запаздывания пробоя при работе разрядника в сильноf точном режиме.

Указанная цель достигается тем, что рабочая часть управляющего электрода выполнена в виде шарового сег,мента, а размеры электродов и межэлектродных промежутков связаны соот,йошениями

2а — 4

К где S — расстояние между анодом и катодом;

1 20 — расстояние между катодом и плоскостью, проходящей через оснсвание шарового сегмейта управляющего электрода; — диаметр шарового сегмента управляющего электрода;

D — диаметр основания круглого углубления в основных электродах .

Выбранная геометрия электродов и их взаимное расположение обеспечи"--"вают последовательный пробой двух всйомогательных промежутков ". Управляющий электрод — катод и управляющий электрод — анод от импульсного напря жения поджига, приложенного к управ ""- ляющему электроду, что значительно расширяет диапазон рабочих напряжений и уменьшает время запаздыванйя-основного пробоя, На фиг. 1 схематически показана ф) конСтрукция разрядника; на фиг. 2 схема включения разрядника; на фиг.3

" даны кривые изменения дйапазона рабо чих напряжений Б,„,„ /1), (отношение минимального напряжения пробоя к ста тическому напряжению пробоя); на фиг. 4 — кривые эависимости времени запаздывания С пробоя разрядника от величины отношения S/h.

Разрядник содержит анод 1 и катод 2, выполненные в форме сферических чашек с центральными круглыми углублениями, управляющий электрод 3, проходящий через отверстие в,катоде, отделенйый от негo èçîëÿöèîííîé втулкой 4 и заканчивающийся шаровым сег- Ы ментом 5.

Схема включения разрядника содержит высоковольтный выпрямитель б, зарядный резистор 7„основной разрядный контур, состоящий из накопитель- щ ного конденсатора 8, управляемого газонаполненного разрядника 9 и сопротивления Нагрузки 10 цепь поджи,га, состоящую иэ блока 11 пбджйГа и >аэделительного конденсатора 12, и конденсатор 13, подсоединенный между анодом и управляющим электродом разрядника.

На фиг. 3 приведены кривые изменения диапазона рабочих напряжений

П,;„ /U в зависимости от отношения

S/h пр™и h const 3 мм, КриВые даны для четырех значений отношения Г /Dz.

М.

A =1,3;

Б = 0,7;

В = 0,8;

Г = 1,2.

На фиг ° 4 приведены кривые зависимости времени запаздывания < пробоя разрядника от величины отношения

S/h относительно минимальной величи- ны времени запаздывания Е;, пробоя, соответствующей экстремальным точкам. кривых.

Кривые даны для четырех значений отношения D1 /D >.

A = 1,3;

Б = 0,7;

В = 0,8;

Г = 1,2

Разрядник работает следующим образом.

При подаче высоковолЬтного импульса напряжения с блока 11 поджига через разделительный конденсатор 12 на управляющий электрод разрядника 9 происходит поочередный пробой межэлектродных промежутков управляющий электрод-катод и управляющий электрод-анод, что влечет эа собой пробой основ ного разрядйого промежутк а анодкатод. При этом накопительный конденсатор 8, заряженный от высоковольтного выпрямителя 6 через зарядный. резистор 7, разряжается через разрядник 9 и сопротивление нагрузки 10.

Разделительный конденсатор 12 и конденсатор 13-образуют емкостный делитель напряжения, с помощью которого на управляющий электрод разрядника 9 подается часть напряжения, приложенного между основными электродами.

ПодаЧа постоянного напряжения на управляющий электрод выравнивает электрическое поле внутри разрядника 9, искаженное за счет внесения в основной разрядный промежуток рабочей части управляющего электрода в виде шаровбго сегмента.

При отношении 0,8 — 1,2 раз" Dj рядник имеет максимальный диапазон рабочих напряжений и минимальное вре738022 мя запаздывания Г = т в довольно широком интервале отношений S/h 2-4.

Такой характер Изменения диапазона рабочих напряжений и времени запаздывания пробоя от величины отношения

S/h объясняется следующим образом.

При подаче импульса поджига на

5 управляющий электрод происходит заряд емкостей межэлектродных промежут ков управляющий электрод-катод и упправляющий электрод-анод, а также подсоединенных к ним параллельно емКостей схемы включения. до величины напряжения пробоя одного из промежутков .

При S/h 1 2 происходит пробой промежутка управляющий электрод-катод, 15 который возбуждает колебания с малым декрементом затуханий в контуре, образованном эквивалентной емкостью ,анод-управляющий электрод (параллель:ное соединение емкости промежутка 2О управляющий электрод-анод и конденсатора 13 схемы включения), паразитной индуктивностью и нагрузочными элементами основного разрядногo контура. 15

Напряжение между управляющим электродом и анодом изменяется по характеру этих колебаний с амплитудой первой полуволны, равной величине напряжения пробоя промежутка управляющий. электрод — анод, и вызывает его пробой вследствие переходного процесса в вышеуказанном контуре, а вместе с тем — пробой основного разрядного промежутка при очень низких напряжениях, приложенных между анодом и катодом, Отсутствие резко выраженной экстремальности диапазона рабочих напряжений в широком интервале изменения отношения S/h = 2 — 4 объясняет- 40 ся характером распределения электрического поля с учетом геометрии электродов между управляющим электродом и катодом, с одной стороны, и управляющим электродом и анодом, с другой стороны.

При — 4 начинает ск азыв атьс я

h увеличение электропрочности промежутка управляющий электрод-анод, что влечет за собой сужение диапазона рабочих напряжений и увеличение времени запаздывания пробоя.

S При- с 2 от напряжения поджига происходит пробой промежутка управ-. ляющий электрод-анод, который воз-. буждает колебания в контуре, образованном эквивалентной емкостью между управляющим электродом и катодом (параллельное соединение емкости про- ® межутка управляющий электрод-катод и емкости монтажа цепи поджига) и теми же элементами контура, ч то и в предыдущем случае. При этом колеба тельное напряжение между управляющим электродом и катодом изменяется с большим декрементом затухания, так как эквивалентная емкость между управляющим электродом и катодом во много раз меньше эквивалентной емкости .между управляющим электродом и анодом. Этим объясняется резкое сужение диапазона рабочих напряжений и воз-. растание времени запаздывания пробоя при — (2.

h

Отклонение отношения — - в сторону

D меньшего или большего зиачений относительно оптимального соотношенйя

= 0,8 — 1,2 изменяет характер ðàñDg

/ пределения электрического поля между вспoMoãàò ель ными промежутками, чтo сужает интервал изменения отношения

S/h, в котором разрядник имеет мак- симальный диапазон рабочих напряжений и минимальное время запаздывания пробоя °

При выбранной геометрии и взаим- ном расположении электродов основной искровой разряд статистически рас-. ° пределяется от пробоя к пробою между точками, лежащими на частях поверхностей электродов в виде колец, ог- раниченных диаметром основания цент ральных круглых углублений, что зна- . чительно уменьшает распыление мате-.. риала электрода в процессе долговечности и позволяет коммутировать большие импульсные токи порядка сотен килоампер.

Характер кривых (фиг. 3 и 4) сохраняется при изменении рода и давления газа в разряднике.

Таким образом, предлагаемая конструкция разрядника позволяет получить широкий дйапазон рабочих напряжений (минимальное напряжение пробоя составляет сотни вольт при максимальном напряжении пробоя до нескольких десятков киловольт) и малое время запаздывания пробоя при работе в сильноточном режиме (до сотен килоампер) . Основные электрические характеристики .разрядника не критичны к точности установления межэлектродных расстояний.

Предлагаемый разрядник найдет широкое применение в сильноточных генераторах, в системах для защиты мощных дорогостоящих радиоэлектронных иэделий и в специальных областях науки и техники.

Формула изобретения

Управляемый газонаполненный разрядник, содержащий анод и катод, выполненные в форме сферических чашек с центральными. круглыми углублениями, и управляющий электрод, проходящий через отверстие в катоде, о т

738022 где S

0,86 DW а1,2, D2. — расстояние между анодом и катодом; — расстояние между катодом и плоскостью, проходящей челичающийся тем,что,c целью увеличения ширины диапазона рабочих напряжений и уменьшения времени з апаздыв ания пробоя при раб оте в сильноточном режиме, рабочая часть управляющего электуода выполнена в виде шарового1сегмейта, а размеры электродов и межэлектродных промежутков связаны соотношениями

2 (— « 4

S рез основание шарового сег мента управляющего электрода;

Р— ди аметр шарового сегмента управляющего электрода;

D — диаметр основания круглого углубления в основных электродах .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ClUA М 3042828, кл, 313-214, опублик, 1962, 2, Авторское свидетельство СССР

Р 503329, кл. Н Ol Т 3/00, опублик.

1976.

15 3. Патент Англии Р 822000, кл. 39 (1), опублик. 1959.

738022

° ю

Е о Ъ Щ,о РУ»о 4б ядр, отн, ед.

Фиг.4.

Составитель A. Бишаев

Редактор В, Романенко Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Синицкая

Заказ 2572/9

Филиал ППП . Патент, г. Ужгород, ул. Проектйая ,.Ю ,gg

gQ ф, Д

», » - .»»»»-;. ° --:»»»Ф» =:»»а»»» .- ...»»» . : ..-,. ° ..»»4Ф Ь»»»»»- ж-=f 5 80 3 5 3 О 55 4, О 45 0 55

S/b отн. ед

Фия. Я

Тираж 844 Подписное цНИИПИ 1оЬударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5