Искровой разрядник

Союз Советски кСоциапистическикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(51) М. Кл О ТЗ присоединением заявки Государственный комитв(23) ио и ень М 2 публ икова но 30.07.80. Бюлл ата опубликования описания УДК 621.31 Ь933 (088.8) по делам иэобрвтеии н открытий. Муратов 2) Авторы изобретеии Я, Ушаков, Н. К, Капишников Научно-исследовательский институт высоких напряженийри Томском ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогКрасного Знамени политехническом .институте им. С. М. Кирова явитель РОВОИ РЯДН Изобретение относится к высоковольтнои импульсной технике, а именно к устройствам формирования прямоугольных импульсов, и может быть использовано в сильноточных на носекундных ускорителях.Известны двухэлектродные неуправляемые разрядники, состоящие из корпуса и расположенных в жидкой диэлектрической среде двух противолежащих электродов. Благодаря простоте конструкции такие разрядники находят широкое применение в различных импульсных системах, например, в генераторах мощных наносекундных импульсов. Одно из основных требований, предъявляемых к разрядникам - это высокая электрическая прочность его промежутка и малая длительность фронта формируемого импульса.В известных разрядниках увеличение напряженности электрического поля в рабочем промежутке достигается применением электродных систем с однородным полем 11 или созданием в рабочей камере избыточного давления 12.В первом случае (создание в промежутке однородного поля) в виду того, что площадь электродов достаточно большая, электическая прочность промежутка невысока. Разрядник с избыточным давлением в разядной камере применим только при времеах воздействия напряжения 1 мкс, так как ля жидкостей при столь коротких временах овышение давления практически не влияет а электрическую прочность.Наиболее близким разрядником к даному является искровой разрядник, содержащий расположенные в жидкой диэлектриеской среде противостоящие анод и катод, оле между которыми слабонеоднородно, ричем катод снабжен выступом, вь 1 полненым в виде цилиндрического стержня с полуферической вершиной 3 . Однако, в виду наличия довольно существенной неоднородности поля у катода, электрическая прочность разрядного промежутка недостаточна высока (индуктивность такого разрядника в виду несовершенства конструкции высока).Цель изобретения - повышение электрической прочности промежутка и уменьшение длительности фронта формируемого импульса путем снижения индуктивности разрядника.Указанная цель достигается тем, что в известном разряднике диаметр д выступа и высота 1 выступа выбраны с длиной 1 промежутка между вершиной выступа и анодом в соотношениях д = 1,81: Ь =Максимальная электрическая прочность промежутка при выполнении данных соотношений обеспечивается благодаря тому, что в этом случае удается сбалансировать действие двух эффектов, определяющих электрическую прочность, а именно: эффекта площади электродов н эффекта искажения поля. 1 о Минимальная индуктивность разрядника обеспечивается благодаря уменьшению длины межэлектродного промежутка, а также за счет оптимальной высоты выступа. Все это вместе - максимальная прочность про 15 межутка и минимальная индуктивность позволяет существенно уменьшить длительность фронта формируемого импульса.На чертеже изображен искровой разрядник.Он состоит из корпуса 1, в котором рас положены два противостоящих электрода: катод 2 и анод 3, являющиеся конструктивными элементами накопителя энергии, На катоде разрядника имеется выступ 4, выполненный в виде стержня с полусферической вершиной. В качестве основной изоляции в разряднике используется очищенная вода с удельным сопротивлением -10 Ом см.Работа разрядника осуществляется следующим образом.При зарядке накопителя энергии от импульсного генератора, собранного, например, по схеме Аркадьева-Маркса, потенциал на высоковольтном электроде возрастает до значения, определяемого электрической прочностью среды, которая при постоянном времени зарядки линии определяется в ЗЗ основном площадью электродов и степенью неоднородности поля, а в виду того, что путем выполнения оптимальных соотношений действие этих двух факторов скоординировано, прочность промежутка (заявляемое устройство) оказывается существенно выше как прочности промежутка с однородным полем, так и прочности промежутка с неоднородным полем. Поэтому при одинаковых условиях длина межэлектродного зазора заявляемого устройства будет меньше, чем з 5 вместе с высокой электрической прочностью (обеспечивает минимальную длительность фронта сформированного импульса).Кроме того, неоднородность поля у катода практически не сказывается на процессах развития разряда, и разряд как и в однородном поле развивается с анода, разветвляясь к катоду на несколько каналов, что существенно снижает эрозию выступа, Поэтому срок службы такого разрядника выше срока службы известного.Таким образом, выполнение соотношений приведенных выше, позволяет увеличить электрическую прочность промежутка и уменьшить длительность фронта формируемого импульса, что обеспечит применение разрядника в мегавольтных генераторах и сильноточных ускорителях с водяной изоляцией, не требующих жесткой синхронизации с какими-либо другими установками.Формула изобретенияИскровой разрядник, содержащий расположенные в жидкой диэлектрической среде противостоящие анод и катод, поле между которыми слабо неоднородно причем катод снабжен выступом, выполненным в виде цилиндрического стержня с полусферической вершиной, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности промежутка и уменьшения длительности фронта формируемого импульса, диаметр д и высота Ь выступа выбраны с расстоянием между вершиной выступа и анодом в соотношениях д = 1,81: Ь = СИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Капишников Н. К., Муратов В: М. и Ушаков В, Я. Влияние конструкции водяных разрядников на их коммутационные характеристики. ПТЭ,1, 1977, с. 122 - 124.2. Абрамян Е. А, и др. Генератор коротких импульсов жесткого рентгеновского излучения высокой интенсивности. Докл. АН СССР, 1970, т, 192,1, с, 76 - 77.3. Анневский С. И. и др. Коммутация низкоомной формирующей линии многоканальным разрядником с самопробоем в воде, ПТЭ,5, 1975, с, 107 - 110.Редактор И. Нестерова Заказ 4756/13 Составитель В. Гомзин Техред К. Шуфрич Корректор К). Макаренко Тираж 844 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4