Трехэлектродный разрядник

О П И С А Н И Е ( 1748606ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическикРеспубликпо делам изобретеиий и открытий(54) ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫЛ РАЗРЯДНИК Изобретение относится к сильноточным импульсным газоразрядным управляемым коммутационным устройствам тригатронного типа, используемым в качестве ключей в высоковольтных цепях, формирующих импульсыы 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 О сан трехэлектродный разрядник тригатронного типа, наполненный электроотрицательным газом, например элегазом, содержащий два основных электрода и стержневой управляющий электрод, размещенный соосно в отверстии охватывающего его основногоэлектрода.В этом разряднике, с целью увеличения ресурса и повышения стабильности включений разрядника, канал охватывающего основного электрода выполнен с уширением 2 п в сторону разрядного промежутка, а на торцовой и боковой, в области максимального сужения канала, поверхностях электрода выполнены углубления. 2Недостатком 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 управляющего 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 электрода (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 кольцевыхпроточек, 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 авто- электронной 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 11 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 поля Ер каждый свободный электрон способен инициировать лавину, трансформирующуюся в катодонаправленный стример и завершаюгцуюся разрядным каналом меж 1 уэлектродами 1 и 3. Такими электронами могут быть фотоэлектроны, образующиеся поддействием излучения из облака отрицательных ионов. Поэтому, чем плотнее и большепо размеру облако ионов у поверхностиэлектрода 3, т, е, чем больше острий научастке 5, тем больше скорость перемещения фронта облака и тем больше образуется фотоэлектронов. После создания искрымежду электродами 1 и 3 или одновременнос ней происходит пробой кольцевого зазора между электродами 1 и 2. Оптимальнымотносительно минимальной задержки времени пробоя между электродами 1 и 3 является одновременность достижения Екр наостриях поверхности 4 и начала эффективной автоэмиссии с острий на участке 5, или,(Ек 1, может быть создано несколько позже).20 Наиболее целесообразны углубления на тойчасти поверхности электрода 3, где достигаются максимальные напряженности электрического поля при подаче импульса управляюшего 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 3углублений и острий на их границах ускоряет развитие пробоя между электродами3 о 1 и 3. Кроме того, образование облака отрицательных ионов и перемещение его к поверхности 4 создает эффект, эквивалентныйуменьшению межэлектродного расстояния,что при данном давлении электроотрицательного газа позволяет расширить диапазон рабочих напряжений, в котором тригатронстабильно запускается.Проведенные испытания полностью подтвердили этот вывод. В частности, они показали, что диапазон рабочих напряжений4 в разрядника расширяется на 20 - 30% посравнению с прототипом.Формула изобретенин1. Трехэлектродный разрядник по авт. св.601777, отличающийся тем, что, с цельюрасширения 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 превышаюгций диаметр канала во втором основномэлектроде в области максимального его сужения.2. Разрядник по п. 1, отличающийся тем,что указанные углубления выполнены в виде соосных кольцевых проточек,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР601777, кл. Н 01 Т 3/00, 1976 (прототип).Редактор Т. ОрловскаяЗаказ 4252/43 Составитель Я. Корешенко Техред К. Шуфрич Корректор Г. Решетник Тираж 844 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4