Сильноточный газоразрядный вентиль

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИНА ае сэ.Л. Ионные 73, с, 385.3, и др. О ия термоэми еля для упр ских цепях.с. 1265 озможсионвления2. Вен ю щ и й с шения габ положены анод сет иль по тем итов,после- катктр довательно д- сеткаГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСНОВй СВРДЕТЕЛЬСТ 3606192/18-2117.06.8315.10.84. Бюл.А.Л,Баранников(54) (57) 1, СИЛЬНОВЕНТИЛЬ,содержанод, катод и сетрадиатором, о т лтем, что, с цельюческой прочностиудельных характервительно содержитпо одному катодуторые расположены ТОЧНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ащий концентрическиеку, соединенную си ч а ю щ и й с яповышения электрипри сохраненииистик, он дополпо крайней мере.аноду и сетке, коконцентрично пер1 111909Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно кустройству газораэрядных полностьюуправляемых изделий,В преобразовательной технике известны сильноточные управляемые трехэлектродные газорязрядные вентили -таситроны, содержащие термоэмиссион"ный катод, анод и сетку, расположенную между ними. В качестве. рабочего Отела (газа) используются пары ртути,которыми заполнена герметичная межэлектродная полость, либо водород 111Однако из-за высоких падений напряжения как в водородном газовом 15разряде, так и при горении разряда впарах ртути (20-60 В) эти приборыотличаются низкой экономичностью приработе в цепях низкого напряжения,что затрудняет их использование для 20преобразования напряжения постоянного тока меньше 60-100 В.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяполностью управляемый сильноточный 25газоразрядный вентиль с Сз-Ва наполнением, содержащий концентрическиеанод, катод и сетку, соединенную поторцу с радиатором 2,Увеличение разрядного тока такйх ЗОприборов при неизменных удельных характеристиках производится путемувеличения электродов. При этом растетразмер сетки от ее центра до охлаждаемого края, а значит и перепад 35температур по сетке. Между тем этотперепад ограничен, поскольку ограничена температура сетки как сверху - вели"чиной эмиссионного тока с сетки, влияющего на напряжение пробоя промежутка 40сетка - анод, так и снизу -возможностьюсброса тепла, снимаемого с сеткиизлучением или конвекцией с поверхности сеточного редиатора. Ограничение снизу может быть связано также 45с температурой конденсации паровплазмообразующего вещества. Поэтомуприходится ограничивать полный токприбора или принимать какие-либодополнительные меры по уменьшению 50перепада температур по сетке в , уве:личивать ее толщину, уменьшать прозрачность, Все это приводит к дополнительным потерям в плазме и, следова- .тельнок увеличению падения напряже-: 55ния на вентиле при прохождении понему тока или к снижению электрической прочности,Цель изобретения - повышение. электрической прочности при сохраненииудельных характеристик.Указанная цель достигается тем,что сильноточный газоразрядный вентиль, содержащий концентрические анод,катод и сетку, соединенную по торцус радиатором, дополнительно содержитпо крайней мере по одному аноду, ка"1 оду и сетке, которые расположеныконцентрично первым.Для уменьщения габаритов вентиляцелесообразно располагать эти электроды в последовательности: анодсетка- катод, сетка- анод.На чертеже приведен вариант конструкции предлагаемого вентиля,Вентиль имеет цилиндрические катоды 1, укрепленные на керамическихизоляторах 2, сетки 3 неразъемносоединены с сеточным радиатором 4 иприкрыты сверху экранами 5, находящимися под потенциалом сетки. Аноды 6выполнены как одно целое с аноднымфланцем, соединенным вакуумно плотночерез керамические кольца 7 с сеточным радиатором. Анодный фланец и радиатор образуют корпус прибора, заполненный плазмообразующим газом.Ток к катодам и их нагревателям 8подводится через гермовводы 9. Экраны5 сеток 3 служат для предотвращенияпробоя между катодом и анодным .фланцем. Установка катодов на дис-танционаторы обеспечивает малыеперетечки тепла между катодом и сеточным радиатором. Нагреватель катода может быть выполнен контактным,т.е. нагревающим катод теплопроводностью через тонкий слой керамики.Перед началом работы,в прибореустанавливаются рабочие температуры катодов 1 с помощью нагревателей 8 и создаются необходимые уровни давления Ва и Сз с помощью системы подачи паров рабочего тела, В запертом управляемом приборе теплообмен между электродами осуществляется теплопроводностью через керамические изоляторы 2, пары наполнителей, а также излучением, На анод 6 подается постоянное напряжение л 100 В. При подаче положительного управляющего сигнала на сетку 3 относительно катодов между катодами и анодами зажигается разряд. Протекание тока через прибор сопровождается дополнительным тепло- выделением на сетках 3 за счет токоСоставитель В. Гаврюшин Редактор О. Колесникова Техред, Л,Коцюбияк: Корректор О. Тигор, Заказ 7464/40 Тираж 682 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Б(-33, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 11190 вой составляющей теплового потока сеток. За счет теплопроводности тепло от сеток отводится к сеточномуФ радиатору 4 и сбрасывается с него излучением. При этом температура поддерживается на заданном уровне 600-700 фС.После подачи на сетки 3 запирающего потенциала разряд в вентиле гаснет и он переходит в непроводящее 1 О состояние. Электропрочность прибора, т,е. предельное напряжение между анодом и катодом, которое он способен выдержать в этом состоянии без самопроизвольного зажигания разряда, тем больше, чем ниже температура сеток 3.В вентиле предлагаемой конструкции практически при любом токе вентиля обеспечивается надежное охлаж дение сетки, поскольку перепад температур по ней уже не зависит от величины этого тока, Появляется возможность ставить в сильноточные приборы сетки с оптимальными толщинами и прочностью, благодаря чему обеспечиваются высокие параметры одновременно по плотности тока и электро- прочности вентиля, которые до сих пор удавалось получить только на Слаботочных вентилях . Кроме того, с ростом полного тока, а значит и диаметра вентиля растет пропорционально его квадрату площадь сеточного радиатора, что дополнительно облегчает 97 4охлаждение сетки. Например, при плот ,ности тока 10А/м 2, прозрачности молибденовой сетки 0,5 и толщине 10 фм перепад температур по бей около 50 град/см. Для вентиля-прото-. типа диаметр катода обычно 30-40 мм (так удобнее делать нагреватель). Тогда при токе в 1000 А высота электродов примерно 8 см и перепад температур по сетке м 400 . Поскольку для Сз-Ва вентиля минимальная температура около 600 С, то горячий край сетки имеет температуру 1000 С, При этомдэмиссия с ее поверхности настолько велика что самопроизвольное зажигание разряда в запертом вентиле происходит уже при 50 В.В данном вентиле необходимая площадь электродов набирается с помощью . трех пакетов электродов при высоте сетки в 1 см. Максимальная ее температура 650 С, что обеспечивает электро- прочность около 200 В,Концентрическое расположение электродов в общем корпусе позволяет эффективно использовать весь объем вентиля он приобретает форму диска, "заполнен ного" электродами. При указанной последовательности расположения электродов каждый из анодов и катодов рабо тает одновременно на два разрядных промежутка, что позволяет использовать всю их.поверхность с обеих сторон как рабочую.