Газоразрядный коммутатор

Сонз Советских ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Социалистических Республик43) Опубликовано 07,03.81. Бюллетень Ле УДК 621.387; 3(088.8) 145) Дата опубликования описания 09.04.8 Авторыобретени А. С, Воробьев, С, В. В. А. Кирпичников, Е. В, Д, Крылов, А. и А. И(71) Заявитель 4) ГАЗОРАЗРЯДНЪЙ КОММУТАТОР Изобретение относится к области электронной техники, а конкретнее к газоразрядным приборам и устройствам низкого давления с твердым катодом, и может быть использовано в различных импульсных установках большей, мощности с секционированным емкостным накопителем.Известно газоразрядное устройство для коммутирования емкостных накопителей, в котором в качестве коммутаторов используются искровые разрядниии низкого давления, установленные по одному на каждой секции емкостного,накопителя. Каждый разрядццк содержит анод, твердый катод ц поджигатель, расположенный на поверхности катода 11.Недостатком устройства является низкая надежность управления составным газоразрядньм элементом для коммутирования секционированного емкостного накопителя из-за несинхронности включения разрядников или в случае не- срабатывания отдельных разрядников. Следствием этого является снижение крутизны нарастания импульса тока. Для получения удовлетворительной работы составного коммутирующего устройства необходимо применять сложные цепи управления и регулирования, которые должны обеспечить синхронное срабатывание всех разрядников одновременно. Несинхронное срабатывание коммутаторов обусловлено пер;одцческцм разбросом времени зажигания разрядника ц его дрейфом. Разброс 5 связан со статической природой формирования разряда в поджигателе и непрерывным изменением характеристик межэлектродной вставки поджигателя цз-за ее эрозц:. Дрейф времени зажигания проис ходит вследствие,постепенного запылениямежэлектродной вставки поджигателя продуктамц эрозии анода и катода.Нацболес близким по технической сущности к предлагаемому является устрой ство, содержащее аноды, катоды с отверстиями, напротв которых со стороны, :ротцвоположной аноду, расположены управляющие электроды, внутри которых размещены поджигатели, ц цндукторы, 20 и лючсццыс последовательно с катодом,пр:чем число цндукторов соответствуетчслу анодов т,2.Недостатком устройства является разброс времени зажигания разряда между от дельцы проежу та, что снжаетадежность управления устройством для коммутцрованця сскццонцровацного емкостного накопителя и уменьшает крутизну нарастания импульса тока. Высокая собст вснная индуктивность цз-за последователь 811360ио подключенного индуктора также сни- )Е 2 ЕТ КРУТИЗНУ НЯРЯСТЯНИЯ ИМПУЛЬСЯ ТОЕ 2.Целью изобретения является и звыисние скорости срабатывания путем узсличсиия крутизны нарастания импульса тока и наде)кности управления газоразрядного устройства.Поставленная цель достигается тем, что управляющий электрод вьшолнеи в виде, по меньшей мере, дву:; коз(сиялшых илии,- ров, соединенных ме)кду собой соп)отивлениями, аноды расположены вокруг упрязляющсго электрода, а индукторы иодсос,чинены последовательно с управляющим электродом.Цель изобретения достигается благодая эффсктиВНОЙ эераниров 1(е под)кигстсля от запыления продуктами эрозии упразляощим электродом без ухудшения пуск- вых характеристик, практически о повременного инициирования дуговых разр 51:Оз меж;у анодами и катодом с помо:цью разряда между катодом и управ.чяющим электродом, взаимноЙ сингонизаци раз)я;Оз между катодом и анодами и использованием упрагляющего электрода 3 системс генерации магнитного поля.1-1 а чертеже приведено предлагаемое ст)ОЙство, разрсз.Устройство содержит аноды , хогик; - Н 1 Й еатод 2, праВл 5 ПОциЙ э:1 с; . род д Внутри е)то;ГО расположси поч)еГТель 4, и иидуеторы 5, чело которых соответствует числу анодов . Управляющи электрод вьи;олиси в вице еоа: сиа ч. ных илии;ров 6, сос,и испи; 3 сж ", СОООЙ сопротизлсиия:1 и Т. ЛНО;ы рясположсиы вокруг "празляощеГО э,сетродя ), а дукторы 5 подсоединены последовательно С и)ЯВЛ 5 ИОЩ 1 М ЭЛСКТРООМ 5.В исход:кд состояпи па а ио,ь;элс;(трод 3 подано положительное нап;)яжснис, Ка)ельй анодПодсос,чииси к от,ельной ссеци смкостиого накопителя, а нагрузка В(лючсня мсжл като:Ом 2; Земляной шной,прав яющий электрочерез иидукторы 5 тоже поделючс 1 и до. полнитсльпозу накопитело в виде емкости или формирующей ли;и. В последнем случае индуеторы 5 являются первой ин,у 1 тиВиост 1 ю формирующсй л 1 Нии. ВторОЙ пол 10 с дополнительного Н 2 еопитсля подсоединен к аноду . Давление газа в лриборе - 5 10- 5 10-дзз рт. ст. В исходном состоянии зажигание разряда вустройстве нс происходит вследствие низкого дЯВления Газа 1 м 2 лОГО Р 2 сстОЯни 51 мсждУ электродами в соответствии с законом Пашена. При подаче положитслщого импульса напряжения ня полупроводниковы .под)кпгатель 4 в месте контакта поджигателя 4 с катодом 2 возникает еатодиое пятно и происходит за)кпгание дугозого разряда между катодом 2 и управляющим электродом 3, точнее его внутренним цил:нПроз 6. Так еяк еоаксиалыые и:л 1 ндрь: О включены последовательно чсрсз сопротивления (каждое по 1 Ому), то проис- Х)дпт СПИЖС.ИС ПОТЕИЦИЯЛЯ НЯ ВНчТрСННИХ цилиндрах 6 по отношению к внешним изза падения напряжения на сопротивлениях 7, Это приводит к тому, что дуга перемещается от места своего:н:щиироваНя виешему ц:лиЦру управляющего О электрола 3, олновремсно с этим происг(олит диффузионное расширение столба дуги зо зсс стороны от места инициирова ни 5. По мере перехода дуги внешнему илиилру про:сходит переброс разряда иа 5 секции анода . Этот персброс разряда)ОИС ОДИТ ИР ЯЕТИЧСС И ОДНОВ )СМСННО, ТЯ и 2 01:Н 1 Ц 11 Р ЕТСЯ ПЛОТНОЙ П:123.ОИ распре;слсниой равиомсро ПО болшиому ООс ч . Одиовре мси 5 Ость 3251(НГя ни я р 23- РЯДЯ На ВСЕ ЯНОДЫ 5 ВЛЯСТСЯ ТЯ Е;1(С С ЧС.1- ствие ззаизиого Влияния процсссоз ряз- ИТ:51 рЗря,ЧОВ В ИрОМСЖуТЕЯХ МЕЖЛ( Е 2- тсто. 2:1 анодам:1 ,После зажига:я разряда мс)елу: атз -лом 2 и вссми Яиэ,Яз 1чсрсз нЯГрЗку ИРО)И) чит тОК РЯЗРЯДЕИ ШЕСтп ССЕЦИй СМ- иост:ОГО из(0:ч:тсля. ОЛНОВрс.сино с эт:)1 л)НО,:итсль:ыи 1;)ко.;тел управляюцс- ГО элсеро;12 . р язр 51 ж Ястс 1 Срсз ил".- 30тор 5, промежуток катод 2 -- внешний и:- лин,) 6 упраьля:ощсго электро.а ). Ии,чукторы а гснсрруют радиальное ми:т- ИОС ИОЛЕ Ь 1 РО.чС:1(УТЕЯХ МС:1,1 ч ЯНОДЯМИи атолом 2, заставляя 5 мгт псзсмсиаться НО 1)Вер.(иост:еятодя 2, си :1(25 тем самьм эрозию элскт)ОЛОВ. Пос.че прохождения .мпульса тока иро.скол; т восстановлен: с элсетричссеой проч:1 Отрялиого устройства.оВ предлагаемом устройстве для ео. -3) т:роВЯ:.я1 О 1 ако:1 итсля прОисходит цесткрат)ос , ЗОЛ;:ЕИИС КОММчТИРУЕМОГО Тока И ПОТОКЯ 45 рвавленного вещества иа поджигатель.О,ико послсдиее нс приВодит к снижснию ядсжиост:1 уиравлегия устройства из-за эффс(тивного экранрован:я поджигателя 0 Т 3 2 Г Ы Л С 11Я ч" П Р 2 В Л Я Ю Ц И М Э Л Е К Т Р 0 Л 0 М.Запыление управляощих электродов нс в ч:15 от на .2 р Яетсристи 1(и правления устройством, а размещещс управляющего электрода Волизи разр 51 диых промежутков катод - анод улучшает пусковые характеристики устройства. 1,роме того, инициирова.ПИС ДОвого)ЯЗРЯДЯ В ПРОМСЖчткаХ лу катодом и анодами прогСходит с задержкой послс подачи управл 5 нощсго импульса иа поджигатель 4 из-за перс,сщсиия,чугового разряда от внутреннего цилиндра управляющего электрода к внешнему. Эта задержка позволяет значительно в 10 - 30 раз) увеличить зелич:ну тока в цепи управляющего электрода до момента возбуждения луги в анод прозежуткях, 811360обеспечив тем самым образование более плотной плазмы, что благоприятно для одновременного срабатывания всех разрядных промежутков.Увеличение числа коаксиальных ци линдров б управляющего электрода 3 повышает эффективность экранировки поджигателя, но усложняет конструкцию устройства и технологию его изготовления, поэтому оптимальное число коаксиальных 10 цилиндров составляет,3 в . В конструкции опытного образца число цилиндров четыре. Таким образом, указанное выполнение и размещение управляющего электрода и анодов, а также включение индукторов по следовательно с управляющим электродом повышает крутизну нарастания импульса тока и надежности управления устройством для коммутирования секционированного емкостного накопителя. Положительный 20 эффект достигнут за счет реализации в устройстве физических процессов, при которых оно выполняет функции не только коммутирования тока, но генерации магнитного поля и самосинхронизации. 25В случае самопроизвольного зажигания разряда в одном из анодных промежутков происходит зажигание разряда в остальных анодных промежутках и промежутке катод - управляющий электрод. Это обеспе чивает снятие перенапряжений в схеме генератора благодаря разряду всех секций накопителя и устраняет возможность выхода из строя устройства из-за отсутствия магнитного поля в разрядных поомежут ках, что является условием высокой надежностп работы прибора и существенного упрощения схемы его управления.Предлагаемое устройство заменяет несколько коммутирующих разрядников в генераторах с секционированным емкостным накопителем, упрощает схему генератора и повышает его технико-экономические показатели.Формула изобретенияГазоразрядный коммутатор, содержащий аноды, катод, управляющий электрод, внутри которого расположен поджигатель, и индукторы. число которых соответствует числу анодов, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости срабатывания путем увеличения крутизны нарастания импульса тока и надежности управления, управляющий электрод выполнен в виде, по меньшей мере, двух коаксиальных цилиндров, соединенных между собой сопрот влениями, аноды расположены вокруг управляющего электрода, а индукторы подсоединены последовательно с управляющим электродом.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Техника больших импульсных токов и магнитных полей. Под ред. Комелькова В. С. М., Атомиздат, 1970, с. 145.2. Научно-технический отчет по НИР Радуга, Киев, 1978, регистрационныи Ло 78014326, с. 35 (прототип).