Высоковольтный коммутатор

.к ИЯ АНИЕ ИЗОБРЕТКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кк15 нергетиче и О. А. С 8.8) В. Справо м высок 87, с. 181 тельство С 3 К 5/00,кий инстиинкевич ник по электго напряжеССР 1981. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Афанасьев В.рическим аппаратания. - М.: Наука, 19Авторское свиде1101156, кл. Н 0 Изобретение относится к высоковольтной сильноточной быстродействующей коммутационной технике, в частности к устройству высоковольтных сильноточных быстродействующих газоразрядных коммутаторов, и предназначено для использования в схемах питания.Цель изобретения - уменьшение времени срабатывания и упрощение конструкции высоковольтного коммутатора.На чертеже показан высоковольтный коммутатор, продольный разрез.Коммутатор содержит цилиндрический диэлектрический корпус 1 с размещенными в нем электродами: катодом 2 и анодом 3. Корпус 1 заключен в металлическую оболочку 4, которая изолирована от электродов 2 и 3, подключенных к источнику 5 запускающих импульсов.Возможно введение в коммутатор управляющего электрода 6. В этом случае источ(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КОММУТАТОР(57) Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретения - уменьшение времени срабатывания и упрощение конструкции коммутатора. Высоковольтный коммутатор содержит анод и катод, размещенные в цилиндрическом изоляционном корпусе с металлической оболочкой. Диэлектрическая проницаемость материала корпуса выбрана из условия равенства скорости распространения электромагнитной волны в коаксиальной линии, оборудованной оболочкой, корпусом и возникающим между анодом и катодом разрядным каналом, и скорости фронта волны пробоя в начальный момент запуска. 2 з. п. ф-лы, 1 ил. ник 5 включают между катодом 2 и управляющим электродом 6.Электроды 2 и 3 могут быть выполнены с кольцевой рабочей поверхностью путем введения изоляционных вставок 7.Диэлектрическую проницаемость е материала корпуса 1 выбирают из условия равенства скорости электромагнитной волны в коаксиальной линии, образованной металлической оболочкой 4, корпусом 1 и возникающим разрядным каналом, и скорости фронта волны пробоя разрядного канала в начальный момент запуска. Для более точного выбора диэлектрической проницаемости в материала корпуса 1 он может быть сделан составным из нескольких коаксиальных слоев, причем внутренняя часть диэлектрического корпуса, образующая стенки разрядной камеры, может быть выполнена из твердого диэлектрика (керамика, пластмасса), а верхние слои могут быть образованыДля упрощения запуска и предохранения системы литания от воздействия запускающего импульса перенапряжения этот импульс может подаваться не на катод, а на специальный управляющий электрод, расположенный между катодом и анодом, причем оптимальное соотношение расстояний от него до катода и анода выражается фор- мулой 5 10 15 20 25 30354045 Мт;где , г", - расстояния от управляющего электрода до катода и анода; (/у, Ук, /а - потенциалы соответственно управляющего электрода, катода и анода в момент запуска.Энергия запускающего импульса Е при этом должна превышать суммарную энергию 50 55 3жидкими или газообразными диэлектриками,которые просто могут заполнять полость, образованную внутренним слоем его металлической оболочки 4.Коммута гор работает следующим образом,К катоду 2аноду 3 прикладывают напряжение от источника постоянного напряжения (не показан), недостаточное для пробоя промежутка анод - катод. На катод 2 или управляющий электрод 6 от источника 5 запускающих импульсов подают импульс перенапряжения, крутизна которого достаточна для возникновения волнового пробоя, который распространяется от катода 2 к аноду 3 (нарастание напряжения на фронте волны пробоя дУ/Ж)10 кВ/нс). Скорость волны пробоя К,: (1 - 2)10 о см/с, потенциал фронта волны пробоя при надлежащем выборе параметров рабочей среды и запускающего импульса близок к потенциалу катода. Длина фронта волны пробоя в пространстве не превышает 1 О см, что обеспечивает длительность фронта импульса ( 1 нс, что меньше, чем у современных высоковольтных коммутаторов; время запаздывания срабатывания тз -- Р/У,р, где- длина разрядного промежутка между анодом и катодом, может составлять единицы наносекунд. Движение фронта волны пробоя не замедляется, а фронт не расплывается в пространстве, если выполняется условие для диэлектрической проницаемости е материала корпуса в коаксиале, образованном разряднымканалом и металлической оболочкой. Это условие означает равенство скорости электромагнитной волны в коаксиальной линии, в поле которой происходит зарядка погонной емкости коаксиальной линии и скорости движения фронта волны пробоя в начальный момент запуска. Выполнение этого условия обеспечивает стабильность параметров фронта волны пробоя при движении между электродами. ионизации газа, находящегося в корпусе разрядника:ЕЮЧр /ИТ,где Р, Т - давление и температура газа в разряднике; я - константа Больцмана; Ит - энергия ионизации молекул газа; У - объем корпуса разрядника.При необходимости для уменьшения индуктивности разрядника и улучшения временных характеристик процесса коммутации электроды могут быть выполнены кольцевыми или центральная часть их может быть изолирована, при этом разрядный канал будет иметь коаксиальную структуру и находиться близко к диэлектрической стенке.Эффективность предлагаемого коммута. тора по сравнению с известным состоит в том, что он позволяет в конструкции импульсных схем питания отказаться от установки обостряющих и формирующих устройств в результате увеличения крутизны фронта импульса и уменьшения времени срабатывания, что упрощает и удешевляет системы питания прибора. Кроме того, высокие временные параметры предлагаемого коммутатора позволяют расширить его область применения.Формула изобретения1. Высоковольтный коммутатор, содержащий цилиндрический корпус из диэлектрического материала с размещенными в нем двумя противолежащими электродами - анодом и катодом и подключенный к электродам источник запускающих импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени срабатывания и упрощения конструкции, указанный корпус помещен в дополнительно введенную идолированную от электродов металлическую оболочку, причем электрическая прочность диэлектрического корпуса в радиальном направлении выбрана не ниже рабочего напряжения на электродах, а диэлектрическая проницаемость материала корпуса выбрана из условия равенства скорости электромагнитной волны в коаксиальной линии, образованной указанной металлической оболочкой, корпусом и возникающим разрядным каналом, и скорости фронта волны пробоя разрядного канала в начальный момент запуска,2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что указанные электроды выполнены с кольцевой рабочей поверхностью.3. Коммутатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что указанный диэлектрический корпус выполнен в виде двух слоев, внутренний из которых выполнен из твердого диэлектрика, а внешний слой, примыкающий к указанной оболочке, выполнен из газообразного или жидкого диэлектрика.Редактор Н. Тупица Те чуЗаказ 1245 трИПИ Государственного комитета по изобрет113035, Москва, Ж - 35, Рауроизводственно-издательский комбинат Пате ниям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб д. 4/5нт, г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 О 1 Составителхред А. Крани аж 285 В. Гомзинк Корректор О. КравцоваПодписное