Способ управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом

(5)5 Н 01 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) о 1. ( Йь 11,я 6 л ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ВТОРСКО,НИЕМ РАЗРЯДНИРАЗРЯДОМ ЕНИЯ СРАБАТЫВА СО СКОЛЬЗЯЩИМ ныи инстит А, Л,авл ство СССР2, 1980,оканальный снаправленнос(56) Авторское свидетел ьч. 961016, кл, Н 01 Т 2/ОСорокина А. Р. "Однзящий разряд с высокойПисьма ЖТФ, 1987, т, 13Авторское свидетельМ. 1735950, кл. Н 01 Т 1/ Изобретение относится к электроразрядной технике и может быть использовано при создании систем коммутации в различных электрофизических установках с частотным режимом работы,Цель изобретения - упрощение схемы запуска и повышение ее надежности.Осуществление предлагаемого способа поясняется на чертеже и заключается в следующем, Вначале начинают повышать напряжение ( - Озар) на емкостном накопителе энергии 1, соединенном с высоковольтным электродом 2 разрядника. Присутствие напряжения ( - Озар) на высоковольтном электроде 2 вызывает интенсивную автоэлектронную эмиссию(при Е 10 8 м ), особенно с его(57) Спосрядниканость:диэлектрпротивлтельныйна высоотри цатеотрицатеем импу об управления срабатыванием разсо скользящим разрядом, Сущна поверхности неполярного ика с удельным поверхностным соением р10 Ом создают отрицаэлектрический заряд путем подачи ковольтный электрод напряжения льной полярности, Затем область льного заряда облучают излученильсного лазера. 1 ил,микронеровностей на кромке касания по- ф верхностидиэлектрикаЗ(Е В м ),что 0 ц порождает в приэлектродной области алек- С) тронные лавины с большой начальной концентрацией электронов (пе = 1010 р12 м ), Эмиттируемые электроны в резконеоднородном электрическом поле движутся по сложной траектории с переменной крутиз- ф ной наклона к поверхности диэлектрика 3, зависящей от соотношения нормальной и тангенциальной составляющих этого поля. Входящие в состав воздуха электроотрицательные газы 02, СО, С 02 (за счет большого сродства к электрону) способствуют тому, что в поле лавин образуются отрицательные ионы, которые оседают на неполярный диэ40 45 50 55 лектрик 3 и закрепляются в ловушках или отдают электрон поверхностным состояниям. Таким образом, в результате совместного действия ионного и электронного потоков диэлектрическая подложка 3 вблизи высоковольтного электрода 2 приобретает поверхностный отрицательный заряд и выполняет роль идеального запирающего электрода за счет экранирования поля высоковольтного электрода 2. Известно, что уменьшение числа свободных электронов и появление вместо них отрицательных ионов тормозит нарастание ионизационных токов, затрудняет формирование электрического разряда и приводит к повышению напряжения самопробоя разрядного промежутка О 1 по сравнению с Опр, где Опр = Епр- импульсное напряжение пробоя разрядного промежутка длинойскользящим разрядом,Для характерных зазоров с 12 см напряженность поля самопробоя составляет величину Е,р = (3 .3,5) кВ/см. Так как подложка 3 выполнена в виде неполярной диэлектрической пленки (лавсан, триацетат целлюлозы, полиимидная пленка) с высоким удельным поверхностным сопротивление (р10 Ом), то незначительные токи утечек способствуют сохранению поверхностного отрицательного заряда вблизи высоковольтного электрода 2, формируя идеальный управляющий электрод и повышая величину напряжения самопробоя разрядгникэ О 1Опр (на 10 , 12 кБ при(9 10 м). Установив величину напряжения на высоковольтном электроде 2 равную О = Опр+ ЬО (где ЬО =3кБ), освещают на диэлектрике область управляющего электрода излучением 4 импульсного лазера с плотностью энергии в пучке на уровне 0,1 Дж/см, оказывающим тепловое воздействие на неполярную диэлектрическую пленку и вызывающим частичную десорбцию отрицательных ионов с ее поверхности при достаточно большой длительности импульса излучения т0,1 мс. Кроме того, полиимидная пленка в условиях работы диэлектрической подложки разрядника при импульсном освещении пучком лазера с плотностью энергии 0,1 Дж/см и т0,1 мкс приобретает фоторезистивные свойства, Это приводит к кратковременному снятию отрицательного поверхностного заряда из зоны разрядного промежутка между высоковольтным электродом 2 и заземленным электродом 5, соединенным с токопроводящей обкладкой 6 на обратной стороне диэ 5 10 15 20 25 30 35 лектрика 3, Таким образом, возникают условия для пробоя разрядника и передачи энергии от накопителя 1 в нагрузку 7, поскольку напряжение самопробоя разрядника понижается до .величины О,р, После пробоя разрядника вновь повышается напряжение самопробоя, так как на высоковольтном электроде 2 постоянно присутствует высокий потенциал ( - Озар), задающий формирование поверхностного отрицательного управляющего электрода. Дальнейшее повторное освещение области управляющего электрода импульсами лазерного излучения вызывает периодическое срабатывание разрядника. Таким образом, процесс коммутации происходит с частотой, определяемой частотой следования импульсов лазерного излучения, при этом максимальная частота ограничена временем восстановления отрицательного поверхностного заряда, Известно, что процессы зарядки подложки не прекращаются и при напряженииОпр. Следовательно, отрицательный потенциальный барьер начинает восстанавливаться уже в момент возникновения пробоя разрядника за время, определяемое скоростью дрейфа электронов, ионов и длиной пробега зарядов в воздухе. Самоторможение электронных лавин в близких условиях (см, статью Андреева С. М., Новиковой Г. М, О роли взрывных процессов на катоде при пробеге газозарядного промежутка в условиях высокого перенапряжения//ЖТФ, - 1980. - Т, 50, М 3 - С, 530 - 535) наблюдается нэ расстоянии -40 мкм от высоковольтного электрода, что при скорости дрейфа электронов Че "(3 ". 6) 10 м/с и ионов Ч 10 м/с дает оценку5 змаксимальной величины времени восстановления электрической прочности разрядника на уровне 40 нс,Экспериментальная отработка способа управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом проводилась на диэлектрических пленках типа лэвсан, триэцетат целлюлозы, полиимидная пленка, толщина которых изменялась от 40 мкм до 175 мкм, Использовались импульсные лазеры с длиной волны 0,69 мкм, 1,06 мкм,10,6 мкм и длительностью импульса излучения от 30 нс до 0,5 мс, При плотности энергии излучения на поверхности пленки0,1 Дж/см управление срабатыванием разрядгника происходило с меньшей надежностью, чем при плотности 0,1 Дж/см и выше, Однако при плотности энергии лазерного излу-, чения0,1 Дж/см в частотном режимегэнерговклада нэ пленке возникали остаточные следы деструкции диэлектрика,.Кравцова Заказ 1288 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина Использование предлагаемого способа управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом обеспечивает по сравнению с прототипом упрощение схемы запуска и повышение ее надежности, так как отпадает необходимость использования дополнительного источника постоянного напряжения для питания механизма (электродвигателя) перемещения диэлектрика,Формула изобретения Способ управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом по поверхности неполярного диэлектрика в виде пленки с удельным поверхностным сопротивлением р10 Ом, на одной стороне которого установлены высоковольтный электрод и заземленный электрод, а на другой стороне которого расположена токопроводящая обкладка, соединенная с 5 заземленным электродом, включающий создание на поверхности диэлектрика вблизи высоковольтного электрода отрицательного заряда путем подачи на высоковольтный электрод напряжения отрицательной по лярности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения и повышения надежности, указанную область отрицательного заряда на поверхности диэлектрика облучают излучением импульсного лазера с плоно стью энергии на поверхности диэлектриканэ уровне 0,1 Дж/см,г