Трехэлектродный разрядник

Трехэлектродный разрядник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1748606

ОП ИСАЫИЕ

ИЗОБРЕТЕЫ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 601777 (22) Заявлено 05.06.78 (21) 2626130/24-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 25.07.80 (51) М. Кл.

Н 01 Т 3/00

Гоаударствеииый комитет

СССР (53) УДК 621.319..51 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. И. Герасимов, А. С. Федоткин и С. Я. Слюсаренко (71) Заявитель (54) ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫЛ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к сильноточным импульсным газоразрядным управляемым коммутационным устройствам тригатронного типа, используемым в качестве ключей в высоковольтных цепях, формирующих импу.Мьсы тока или напряжения, например, и может быть использовано при разработке устройств для коммутации в емкостных и индуктивных накопителях энергии, в генераторах умножений напряжения по методу

Аркадьева-Маркса.

В основном авт. св. № 601777 11) опи- 10 сан трехэлектродный разрядник тригатронного типа, наполненный электроотрицательным газом, например элегазом, содержащий два основных электрода и стержневой управляющий электрод, размещенный соосно в отверстии охватывающего его основного электрода.

В этом разряднике, с целью увеличения ресурса и повышения стабильности включений разрядника, канал охватывающего основного электрода выполнен с уширением 2р в сторону разрядного промежутка, а на торцовой и боковой, в области максимального сужения канала, поверхностях электрода выполнены углубления.

%Ю-.О . ..., Ь *. «ЮЪМ . УЮТОВ. ММ

Недостатком разрядника. является небольшой диапазон рабочих напряжений, в котором коммутатор стабильно управляется без изменения давления газа в нем или без изменения межэлектродных расстояний.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих напряжений разрядника.

Эта цель достигается тем, что основной электрод, расположенный против торца управляющего электрода, выполнен с углублениями на части торцовой поверхности, обращенной к разрядному промежутку и имеющей диаметр, не превышающий диаметра канала во втором основном электроде в области максимального сужения.

Кроме того, указанные углубления выполнены в виде соосных кольцевых проточек.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства.

Устройство состоит из у правляющего электрода 1, размещенного соосно с основными электродами 2 и 3, причем торцовая поверхность. 4 управляющего электрода находится заподлицо с внешней поверхностью охватывающего его основного электрода. На поверхности управляющего электро748606

55 да (торцовой) и в месте минимального зазора между ним и охватывающими его основными электродами выполнены углубления, например кольцевые проточки, а острые кромки на охватывающем электроде скруглены.

Второй основной электрод имеет полусферическую форму с плоским участком 5 против канала в охватывающем электроде. Диаметр плоской части не превышает диаметр канала в месте его максимального сужения. Углубления и выступы поверхности этого элект= -- рода могут иметь другие формы.

Разрядник работает следуюшим образом.

Кромки углублений, например кольцевых проточек, или ребра граней на поверхности электрода 3 усиливают локально электрическое поле, как и макронеоднородности на торцовой поверхности 4 электрода 1 и на кромках канала охватывающего его основного электрод 2. Коэффициент усиления поля на поверхности электрода 3, являющегося катодом, должен быть меньше, чем на поверхности 4, так как с электрода 3 больше вероятность инициирования неуправляемого пробоя, например, за счет автоэлектронной эмиссии. Поэтому углубления на электроде 3 должны быть меньше, чем на поверхности 4; в частности, кольцевые проточки на участке 5 должны быть мельче и уже, чем проточки на поверхности 4, а кромки проточек скруглены по большему радиусу. Оптимальным для работы разрядника является равновероятность инициирования пробоя как с электрода 3, так и с электродов 1 и 2 при данной разности потенциалов U неуправляемого пробоя между электродами 3 и 1 (или 2).

Для создания запаса электрической прочности разрядника увеличивают в нем давление газа сверх того, при котором происходит неуправляемый пробой промежутка рабочей разностью потенциалов. При подаче на электрод 1 импульса запуска происходит возмущение начального распределения электрического поля между электродами 1 и 2, 1 и 3. Чем больше диаметр канала в электроде 2 и чем больше диаметр электрода 1, тем на большем расстоянии от поверхности 4 возмущается поле и на большую величину возрастает его напряженность в разрядном объеме и на поверхности электрода 3. По мере роста электрического поля возникает и усиливается автоэлектронная эмиссия с кромок углублений на участке 5.

В результате захвата молекулами элегаза автоэлектронов и под действием ионизационных процессов вблизи острий кромок образуется пространственный заряд отрицательных ионов. Фронт облачка начинает под действием поля и в результате диффузии и электростатического расталкивания перемешаться к поверхности 4, сокращая расстояние между фронтом и поверхностью 4 и усиливая электрическое поле на остриях кромок на этой поверхности. По достижении на них критической напряженности по1О

15 го

И

30 зз

49

45 ля Е„каждый свободный электрон способен инициировать лавину, трансформирующуюся в катодонаправленный стример и завершающуюся разрядным каналом меж 1у электродами 1 и 3. Такими электронами могут быть фотоэлектроны, образующиеся под действием излучения из облака отрицательных ионов. Поэтому, чем плотнее и больше по размеру облако ионов у поверхности электрода 3, т. е. чем больше острий на участке 5, тем больше скорость перемещения фронта облака и тем больше образуется фотоэлектронов. После создания искры между электродами 1 и 3 или одновременно с ней происходит пробой кольцевого зазора между электродами 1 и 2. Оптимальным относительно минимальной задержки времени пробоя между электродами 1 и 3 является одновременность достижения Екр на остриях поверхности 4 и начала эффективной автоэмиссии с острий на участке 5, или, (Ек1, может быть создано несколько позже) .

Наиболее целесообразны углубления на той части поверхности электрода 3, где достигаются максимальные напряженности электрического поля при подаче импульса управляющего напряжения, т. е. в окрестности проекции границ канала в месте его максимального сужения на электрод 3.

Таким образом, при прочих равных условиях наличие на поверхности электрода 3 углублений и острий на их границах ускоряет развитие пробоя между электродами

1 и 3. Кроме того, образование облака отрицательных ионов и перемещение его к поверхности 4 создает эффект, эквивалентный уменьшению межэлектродного расстояния, что при данном давлении электроотрицательного газа позволяет расширить диапазон рабочих напряжений, в котором тригатрон стабильно запускается.

Проведенные испытания полностью подтвердили этот вывод. В частности, они показали, что диапазон рабочих напряжений разрядника расширяется на 20 — ЗОО по сравнению с прототипом.

Формула изобретенин

l. Трехэлектродный разрядник по авт. св. № 601777, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих напряжений, основной электрод, расположенный против торца управляющего электрода, выполнен с углублениями на части торцовой поверхности, обращенной к разрядному промежутку, и имеющей диаметр, не превышаюгции диаметр канала во втором основном электроде в области максимального его сужения.

2. Разрядник по п. I, отличающийся тем, что указанные углубления выполнены в виде соосных кольцевых проточек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 601777, кл. Н 01 Т 3/00, 1976 (прототип).

748606

Редактор Т. Орловская

Заказ 4252/43

Составитель 8. Корешенко

Техред К. Шуфрич Корректор Г. Решетник

Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4