Способ управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик и 1961016(22) Заявлено 261280 (21) 3224854/24-07 с присоединением заявки М(23) Приоритет -Н 01 Т 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытиИОпубликовано 230982 Бюллетень М 35 Дата опубликования описания 2309,82(72) Авторы изобретения П.Н,Дашук и ГИ.Беляев Ленинградский ордена Ленина политехнический им. М.И.Калинина) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СРАБАТЫВАНИЕМ РАЗР СО СКОЛЬЗЯЩИМ РАЗРЯДОМИзобретение относится к электротехнике, преимущественно к поикладной электротехнике, и может быть использовано при создании быстродействующих систем коммутации емкостных накопителей средних и больших энергий в различных электрофиэических установках, применяемых для получения высокотемпературной плазмы и в электротехнологии.В емкостных накопителях среднихи больших энергий, где импульсные то. ки достигают 10 - 10 А применяются коммутирующие системы, использующие многоканальную форму газового разряда.Известен способ управления срабатыванием многоканального разрядника путем подачи высоковольтного быстронарастающего поджигающего импульса напряжения на управлякщий электрод, расположенный асимметрично между основными электродами, причем полярностьподжигающего им,пульса выбирается противоположной полярности напряжения на основномвысоковольтном электроде;Быстронарастающий поджигающий импульс (ЙЯЙС=810 зВ/с) обеспечивает значительное перенапряжение в обоих промежутках, благодаря чемуна управляющем электроде образуется большое количество стримеров, образующих разрядные каналы 11Однако при замыкании стримерами разрядного промежутка ток будетзначительным только в тех каналах,которые замкнули промежуток при напряжении, отличающемся от максимального "в пределах нескольких процентов. Таким образом, при данномспособе управления не обеспечивается стабильное формирование многоканального разряда. Число токоне"сущих каналов невелико, от разрядак разряду меняется и носит случайный характер,Известен также способ управлениясрабатыванием высоковольтного разрядника со скользящим разрядбм, содержащего размещенные на одной поверхности диэлектрика два основныхэлектрода и находящийся между нимиуправляющий электрод, путем формирования многоканального скользящегоразряда в газовой среде, граничащейс твердым диэлектриком с помощьюподачи поджигающего импульса на управляющий электрод, полярность которого является отрицательной ипротйвоположной по отношению к полярности основного напряжения.При таком способе управления сра;батыванием заполнение каналами сколь,зящего разряда разрядного промежутка;зависит, в основном, от параметровподжигающего импульса, а именно,от его амплитуды и скорости нарастания. При обеспечении стабильногоформирования поджигающего импульса высокого напряжения с амплитудой 10не менее 10 В и скоростью нарас 5тания не ниже 10 В/с в искровомпромежутке формируется многоканальный разряд с шагом между каналамиравным 2,51(ГМ 2.15Однако данный способ управнеияне обеспечивает нужное число токонесущих каналов в крупных установках, где требуется достижение большойскорости коммутации.20Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом, содержащего размещенные на поверхностидиэлектрика высоковольтный и заземленный основные электроды и находящийся между ними управляющий электрод, путем подачи на управляющийэлектрод импульса напряжения апериодической формы полярностью, согласнойЗ 0с полярностью напряжения на основномвысоковольтном электроде. Известный.способ управления срабатыванием разрядника обеспечивает улучшеннуюсинхронизацию работы многих разрядни-.З 5ков, используемых для параллельнойработы 3 .Недостатком известного способаявляется то, что число токонесущихканалов при таком управлении невелико и шаг между ними велик и равен3.10 м, что не позволяет применятьего в установках с высокой скоростью коммутации, требующих получениемногоканального скользящего разряда с повышенной плотностью заполне-ния каналов шаг между каналами1,5 10 м и менее),Целью изобретения является повышение скорости коммутации путем 50увеличения числа токонесущих каналови стабильности их формирования.Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу управления срабатыванием разрядника со скользящимразрядом, содержащего размещенныена поверхности диэлектрика высоковольтный и заземленный основные элект.роды и находящийся между ними управляющий электрод, путем подачина управляющий электрод импульса напряжения апериодической формы полярности, согласной с полярностью напряжения на основном высоковольтномэлектроде, амплитуду апериодического импульса устанавливают из усло вия формирования на поверхности диэлектрика незавершенного многоканального скользящего разряда на длину, превышающую половину расстояния между управляющим и основными электродами, а затем - с выдержкой времени, не превышающей время деионизации указанного незавершенного скользящего разряда, подают на управляющий электрод импульс напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения апериодического импульса.На чертеже схематически показаны разрядник со скользящим разрядом и схема для реализации предлагаемого способа управления его срабатыванием.Разрядник содержит высоковольтный 1 и заземленный 2 основные элект роды, размещенные на поверхности диэлектрика 3. В промежутке между основными электродами 1 и 2 установлен управляющий электрод 4,При срабатывании разрядника 5 на управляющий электрод 4 подается апериодический импульс напряжения с амплитудой 3 10 В. При этом полярность апериодического импульса напряжения выбирается согласной с полярностью напряжения на основном высоковольтном электроде 1. Фронт апериодического импульса напряжения составит не более 5 10 с,-9 а скоростью нарастания напряжения составляет Йц/61=10 В/с. На фронте этого импульса по поверхности диэлектрика Э происходит развитие незавершенного многоканального скользящего разряда, образовавшиеся стримеры которого развиваются на длину, немного превышающую половину расстояния между управляющим 4 и основными электродами 1 и 2. Ток, протекающий через емкость диэлектрика 3 заряжает его поверхность знаком напряжения управляющего импульса, Спад апериодического импульса определяется разрядным сопротивлением и величина его выбирает-. ся такой, чтобы длительность, спада импульса была больше времени деионизации стримеров и разряда поверхности диэлектрика 3.Через интервал времени д 1, не превышающий время деионизации незавершенного скользящего разряда, срабатывает разряд б и на управляющий электрод 4 через обостритель 7 подается импульс напряжения, полярностью противоположной полярности апериодического импульса и параметрами П = 10 В, ЙЦ/йС=10"В/с. Перемена знака напряжения на управляющем электроде 4 вызывает резкое усиление электрического поля и быстрый рост перенапряжения у кромки управляющего электрода 4, что вы961016 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 7304/69 Тираж 630 Подписное Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 зывает образование многочисленного количества стримеров, которые быстро продвигаются вдоль поверхности диэлектрика и одновременно достигают основных электродов 1 и 2. Количество токонесущих каналов при этом увеличивается и число их от разряда к разряду не изменяется.Нри скорости нарастания напряжения апериодического импульса .Йц/01=10 В/с амплитуда импульса, при которой многоканальный скользящий разряд является незавершенным выбирается.из условия Б - О 0,5, где Н 0,5 - 50-ное импульсное .напряжение, при котором скользящий разряд становится завершенным. При данной амплитуде апериодического импульса согласно неравенства БП 0,5 обеспечивается развитие незавершенного скользящего. разряда на длину большую, чем половина расстояния между основными и управляющими электродами. Время деионизации незавершенного скользящего разряда и разряда поверхности диэлектрика для большинства диэлектриков, применяемых в разрядниках со скользящим разрядом (полиэтилен, фторопласт, полиформальдегид, стеклопластик) не превышает 10 с. Экспериментальная проверка способа.управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом показала, что число токонесущих каналов в разряднике по сравнению с известным увеличивается на 20-30, а шаг между каналами составляет 1,5-1,7 х 10 м,Способ управления срабатываниемразрядника со скользящим разрядом,содержащего размещенные на поверхности диэлектрика высоковольтныйи заземленный основные электродыи находящийся между ними управляющий электрод, путем подачи на управ- .ляющий электрод импульса напряженияапериодической формы и полярности,согласной с полярностью напряженияна основном высоковольтном электрОде, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения скорости ком 15 мутации путем увеличения числа токонесущих каналов и стабильности ихформирования, амплитуду .апериодического импульса устанавливают изусловия формирования на поверхности20 диэлектрика незавершенного многоканального скользящего разряда на длину, превышающую половину расстояниямежду управляющим и основным электродами, а затем - с выдержкой време 25 ни, не превышающей время деионизацииуказанного незавершенного скользя,щего разряда, подают на управляющий электрод импульс напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения апериодическогоимпульса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бостик У. и др. Накопление икоммутация энергии больших плотностей. М;, "Мир", 1979, с. 402-420.,2. Авторское свидетельство СССРМ 527786, кл. Н 01 Т 5/00, 1973.3. Авторское свидетельство СССРР 744804, кл. Н 01 Т 5/00, 1978.