Коммутатор

Коммутатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

к„м, ь+ нй М F 4

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕМЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! ) Äîïîëíèòåëüíîå к ввт. свид-ву (22) Заявлено 051 278 (23) 26 91591/18-21 (51) M

Н 03 К 3/53 с-присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий. (23) Приоритет

В

Опубликовано 231280. Бюллетень № 47 (53) УДН 621. 373 (088.8) Дата опубликования описания 241280 (72) Авторы изобретения

Г. С. Коршунов, М. Т. Пичугина, Н. В. Седов и В. В. Хмыров

Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (71) Заявитель (54) КОММУТАТОР

Изобретение относится к области электротехники, преимущественно высоковольтной импульсной техники и мо-жет быть использовано в установках для формирования высоковольтных им- 5 пульсов напряг..ения и тока.

Известны высоковольтные наносекундные коммутаторы — искровые разрядники, состоящие из двух основных электродов, между которыми размеще- 10 но устройство запуска (средний и управляющий электроды),коммутирующие токи.в несколько десятков килоампер и более, в которых управляющая искра зажигается в области основного раз- 15 рядного промежутка иежду управляющим и средним электродами (11 .

Однако в указанных коммутаторах основной электрический разряд с помощью управляющей искры фиксируется 20 по оси электродной системы, вызывая интенсивную электрическую эрозию центральной части электродов. При больших импульсных токах (до сотен килоампер) и большой частоте повто- 25 рения импульсов, центральная часть электродов обгорает, что увеличивает разброс по времени между срабатываниями разрядника и выводит из строя весь коммутатор. Замена электродной 30,системы возможна только после оста ;новки машины и частичной ее разборки, .что требует дополнительных материальных затрат и времени.

Наиболее близким техническим решением к Предлагаемому является ком-. мутатор — искровой разрядник. Коммутатор содержит два основных электрода и устройство запуска, выполненное в виде двух металлических пластин, разделенных изоляционной прокладкой и снабженное центральным сквозным отверстием f2).

В предлагаемом коммутаторе управляющая искра зажигается в устройстве запуска при,перекрытии изоляционной . прокладки в центральном сквозном отверстии. Основной электрический разряд происходит всегда между одними и теми же участками на поверхностях основных электродов, расположенных против отверстия в устройстве запус ка. Вследствие. интегрального эрозионного эффекта при многократном воздействии электрического разряда эти участки поверхностей основных электродов значительно разрушаются, что

:.уменьшает надежность и долговечность

:разрядника,как коммутатора, ведет к искажению электрического поля в про790159 межутке, снижает его электрическую прочность и ухудшает стабильность запуска коммутатора. Кроме того, в этом коммутаторе весьма слабо выражен эффект искажения электрического поля в . разрядном промежутке, поэтому время срабатывания последнего сравнительно велико, а стабильность запуска составляет десятки наносекунд.

Цель изобретения — повышение надежности, увеличение срока службы коммутатора и повышение стабильности его запуска.

Поставленная цель достигается тем, что в коммутаторе, содержащем два основных электрода и устройство запуска, выполненное в виде двух метал- 15 лических пластин, размещенных между основными электродами и разделенных изоляционной прокладкой, причем эти металлические пластины и изоляционная прокладка снабжены сквозным отверсти- Щ ем, одна из пластин подсоединена к активному делителю напряжения и заземлена через дополнительный резистор и закорачивающий разрядник, устройство запуска снабжено несколькими сквозными отверстиями, а изоляционная прокладка выполнена с буртиками по периметру отверстий, выступающими за края металлических пластин.

Так как управляющая искра с рав- gg ной вероятностью зажигается в любом из отверстий устройства запуска, то основной электрический разряд с такой же вероятностью и синхронно с управляющей искрой перемещается по .всей поверхности основных электродов, против которой находятся отверстия в устройстве, запуска, что уменьшаетповерхностную плотность электрических разрядов и, следовательно, увеличивает эрозионную стойкость и срок 40 службы электродной системы и коммутатора в целом. Кроме того, временные характеристики в предлагаемой конструкции коммутатора значительно стабилизируются. 45

Выполнение изоляционной прокладки с буртиками обеспечивает одновременное воздействие на разрядный промежуток ультрафиолетовой подсветки от поджигающей искры, значительного пе- 50 ренапряжения и сильного искажения электрического поля, возникающего при перекрытии поджигающей искрой буртиков изоляционной прокладки.

Прфчем все три указанных эффекта воздействуют на оба искровых зазора, образованные при помещении устройства запуска между основными электродами. Поэтому оба искровых зазора пробиваются с малым запаздыванием и разбросом по времени. d0

На фиг. 1 изображен схематически коммутатор; на фиг. 2 — узел устройства запуска, где изоляционная прокладка выполнена с буртиками по периметрам отверстий. á5

Коммутатор (см.фиг.1) содержит два основных электрода 1 и 2 устройство запуска, выполненное в виде двух металлических пластин 3 и 4, разделенных изоляционной прокладкой 5.

Металлические пластины 3, 4 и изоляционная прокладка 5 снабжены сквозными отверстиями б. Пластина 4 подсоединена к активному делителю напряжения с резисторами 7 и 8 и одновременно заземлена, через дополнительный резистор 9 и закорачивающий разрядник

10. Резистор 11 выполняет роль разрядного сопротивления. Изоляционная прокладка 5 может быть снабжена буртиками 12 (см.фиг. 2) по периметрам отверстий б.

Коммутатор работает следующим образом.

B исходном состоянии напряжение на пластине 4 (04) и на закорачивающем разряднике 10 (0ю ) равны:

04 0ю И

Р8

Р1 + Р8 где U — раз ность потенциалов между основными электродами 1 и 2;

R u RB — резисторы 7 и 8, соответственно.

Потенциал пластины 3 (U>) определится как:

u> = u -"- -, R, +Р c 4 где С и С вЂ” емкости между пластиной 4 и электродом 2 и между пластинами 3 и 4, соответственно.

Соотношение емкостей С4 и С . и расстояние по перекрытию края изоляционной прокладки 5 в отверстиях б между пластинами 3 и 4 выбираются таким образом, чтобы до срабатывания закорачивающего разрядника 10 не произошло перекрытие прокладки 5. После пуска закорачивающего разрядника 10 потенциал пластины 4 с постоянной времени Т = Р9"С4 (Rg сопротивление резистора 9) принимает значение потенциала земли. С такой же постоянной времени возрастает разность потенциалов между пластинами " и 4. Расстояние по поверхности изоляционной прокладки 5 между пластинами 3 и 4 выбирается меньше в отверстиях, чем на краях. После перекрытия по поверхности изоляционной прокладки в отверстии б искровой зазор между электродом 1 и пластиной 4 оказывается под перенапряжением равным отношению

R> + Q/Rg-и под воздействием ультрафиолетовой. подсветки от поджигающей искры. В результате этого зазор 1-4 пробивается с малым временным разбросом и все напряжение прикладывается к резистору 9. Искровой зазор 4-2 оказывается под перенапряжением равным отношению Р + Рр/Q . На него также воздействует подсветка от поджи790159 гающей искры и от искры при пробое искрового зазора 1-4. Поэтому зазор

4-2 пробивается с малым запаздыванием и временным разбросом.

Выбирая постоянную времени =

R9 С42 Ж (1 — 2)н и минимальное падение напряжения на R< (после

5 пробоя искрового зазора 1-4) равным

2U/3, т.е. Rq ъ 2К„,, где R«разрядное сопротивление, получаем условие для выбора емкости С и соответственно толщины изоляционной прокладки 5:

109, и. Вй С

2R« 3-" Рт + R8 ЕИп. В где E„„ H F — напряженность перекрытия и длина по поверхности изоляционной прокладки 5 в отверстиях между пластинами 3 и 4. Кроме того, должно выполняться условие Eggs 8 (Eppes д, где Е и 4 — пробивная напряженность материала прокладки и ее толщина. 20

Выполнение изоляционной прокладки

5 с буртиками 12 по периметрам отверстий 6 приводит к улучшению условий формирования основного электрического разряда коммутатора. Поджигающая искра при своем развитии вынуждена огибать буртики 12 изоляционной прокладки по краям отверстий. В результате этого искра, как острие выносится в области обоих искровых зазоров, тем самым сильно искажая электричес- З0 кое поле вблизи металлических пластин. В последнем случае к эффектам перенапряжения и ультрафиолетовой подсветки, воздействующим на искровые зазоры в коммутаторе с изоляционной 35 прокладкой без буртиков, добавляется еще эффект сильного искажения электрического поля. Совместное воздейст- вие этих трех факторов приводит к снижению времени запаздывания основного разряда в коммутаторе и уменьшению его разброса. Проведенные предварительные испытания на опытных образцах коммутаторов показали, что, поджигающая искра с равной вероятностью зажигается в каждом из сквозных отверстий устройства запуска, синхронно с которой развивается и основной электрический разряд. В предлагаемом коммутаторе (на порядок и более) увеличивается площадь рабочей поверхности основных электродов, значительно увеличивается срок службы электродной системы, и, следовательно, стабилизация времени срабатывания коммутатора.

Кроме того в коммутаторе с изоляционной прокладкой с буртиками по периметрам отверстий устройства запуска уменьшается в 3 раза время запаздывания пробоя и в 5 раз его разброс.

Формула изобретения

1. Коммутатор, содержащий два основных электрода и устройство запуска, выполненное в виде двух металлических пластин, размещенные между основными электродами и разделенных изоляционной прокладкой, причем эти металлические пластины и изоляционная прокладка снабжены сквозным отверстием, одна иэ пластин подсоединена к активному делителю напряжения и заземлена через дополнительный резистор и закорачивающий разрядник, отличающийся тем, что, с целью повьхаения надежности и увеличения срока службы коммутатора, устройство запуска выполнено с несколькими сквозными отверстиями.

2. Коммутатор по п.1, о т л и— ч а ю шийся гем, что, с целью уменьшения времени запаздывания срабатывания коммутатора и повышения стабильности его пуска, прокладка выполнена с буртиками по периметру отверстий, выступающими за края металлических .пластин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 441663, кл. Н 03 К 3/53, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 525376, кл. Н 03 К 3/53, 1976.

790159

Фиа1

Фы1

Составитель В. Седов

Редактор Н. Кончицкая Техред Е,Гаврилешко Корректор О. Ковинская.

«

Заказ 9059/58 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного,.комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4