Трехэлектродный разрядник

(19) 115 Н 01 Т 2/02 ТЕНИЯ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ отГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО(71) Институт электрофизики Уральскоделения АН СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 1042166, кл, Н 03 К 3/53, 1981.Авторское свидетельство СССРМ 329613, кл. Н 01 Т 2/02, 1970.(54) ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫЙ РАЗРЯДНИ Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к импульсным разрядникам, и может быть использовано для коммутации заряжаемых емкостных накопителей, а также для получения срезанных импульсов высокого напряжения в широком временном диапазоне,Известны импульсные высоковольтные разрядники, которые выдерживают фронт воздействующего импульса напряжения, а затем срабатывают на плоской части импульса. Такой режим работы характерен для обостряющих разрядников, включаемых между импульсно эаряжаемым емкостным накопителем и нагрузкой, а также для срезающих разрядников, срабатывающих в определенный момент времени после начала импульса и шунтирующих нагрузку.В наносекундном диапазоне времени воздействующего напряжения срабатывание разрядника на плоской части импульса обеспечивается благодаря конечному времени формирования разряда в перенапряженном искровом промежутке,Однако, когда длительность фронта воздействующего напряжения становится больше времени запаздывания разряда, та 1640766 А 1(57) Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей разрядника путем обеспечения требуемой задержки срабатывания, Разрядник содержит два осносных электрода, расположенных в изоляционном корпусе, выполненном в виде двух цилиндров, разделенных дисковым поджигающим электродом, Один из промежутков между поджигающим и основным электродами шунтирован резистором, 1 з, и. ф - лы,3 ил,кой разрядник срабатывает на нарастающем участке импульса напряжений с определенным статистическим разбросом во времени. Это обуславливает нестабильность амплитуды напряжения, а также не/позволяет получать срезанные импульсы напряжения прямоугольной формы,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей разрядника путем обеспечения требуемой задержки срабатывания.На фиг, 1 приведена конструктивная схема трехэлектродного разрядника; на фиг. 2 - эквивалентная электрическая схема замещения разрядника; на фиг. 3 - эпюры напряжения на разряднике О 1-2 и его промежУткдх О 1-5 и О 5-2.Разрядник содержит основные противостоящие электроды 1 и 2 (фиг. 1), корпус, составленный из двух изоляционных цилиндров 3 и 4. Между изоляционными цилиндрами закреплен поджигающий электрод 5 в виде диска с центральным отверстием. На боковую поверхность цилиндра 3 нанесено покрытие 6 из резистивного материала. Покрытие нанесено на внутреннюю поверхность цилиндра 3, однако тот же эффектдостигается при нанесении покрытия на внешнюю поверхность цилиндра или йа обе поверхности одновременно.,Электрическая схема замещения содержит(фиг,2) клеммы 7 и 8, к которым подключены основные электроды 1 и 2. Поджигающий электрод 5 делит промежуток между электродами 1 и 2 на два последовательно соединенных искровых йромежутка 1-5 и 5-2, параллельно которым подключены конденсаторы 9 и 10, емкости которых Сз и С 4 соответствуют межэлектродным емкостям разрядника, Промежуток 1 - 5 шунтирован резистором 11, сопротивление которого соответствует сопротивлению покрытия б.Разрядник работает следующим образом,На Фиг, 3 показаны эпюры напряжений для симметрично выполненного разрядника, когда емкости конденсатора 9 и 10 и пробивные напряжения 01-5 и 05-2 промежутков 1-5 и 5-2 равны между собой. При воздействии на разрядник импульса напряжения Оы, имеющего крутой передний Фронт и плоскую вершину, благодаря конденсаторам 9 и 10 происходит емкостное распределение напряжения по промежуткам 1-5 и 5-2. После окончания нарастания напряжения Ои начинается процесс перераспределения напряжения по промежуткам 1-5 и 5 - 2 из-за шунтирующего действия резистора 11, При разряде конденсатора 9 через резистор 11 напряжение 0,-5 экспоненциально убывает, а напряжение 05- соответственно возрастает, поскольку на плоской части импульса выполняется соотношение 01-в+ 05-2 = 01-2, При достижении напряжением 05- значения, равного пробивному напряжению 05-а промежутка 5 - 2, происходит его пробой, после чего полное напряжение прикладывается к промежутку 1-5, вызывая его пробой. Таким образом, происходит полное срабатывание разрядника на плоской части импульса напряжения,Как видно из фиг. 3, момент срабатывания разрядника на плоской части импульса тср определяется Фактически временем роста напряжения 05- до пробивного напряжения промежутка 5-2, поскольку после пробоя промежутка 5-2 промежуток 1-5 пробивается. за существенно более короткий промежуток времени, чем тср. Поэтому момент срабатывания разрядника тср на плоской части импульса легко регулируется в широких пределах путем изменения величины О"р , например, путем изменения величины, давления газа, наполняющего разрядник, при неизменной величине воэ 30 40 поставленной цели, а именно обеспечение автоматического срабатывания разрядника на плоской части импульса с заданной временной задержкой в широком временном интервале.Экспериментальная проверка работоспособности устройства проводилась на симметричном трехэлектродном разряднике с напряжением самопробоя - 20 кВ (каждый промежуток имел пробивное напряжение 10 кВ), Резистивное покрытие в разряднике моделировалось подключением параллельно одному из промежутков резистора типа КЭВ, поверхность которого представляет собой полупроводящее покрытие на основе пленки осажденного углерода и двуокиси олова. Межэлектродные емкости имели величину 10 пФ, Разрядник включался между емкостным накопителем емкостью 5 нФ, который импульснозаряжался до напряжения 10 - 20 кВ за время 100 мкс, и нагрузкой резисторы ТВО с общим сопротивлением 12 Ом). Разрядник автоматически срабатывал на плоской части импульса при входном напряжении до 26 кВ.Момент срабатывания разрядника на плоской части импульса тср регулировался путем подключения резисторов КЭВ различных номинальных сопротивлений, а также изменением амплитуды подаваемого на разрядник импульса напряжения при действующего напряжения 01-2, В том случае, если после срабатывания разрядника и разряда емкостного накопителя на нагрузку происходит следующий цикл заряда емкост ного накопителя на разрядник подаетсяследующий импульс напряжения 01-2), то путем регулировки величины тср разрядник обеспечивает регулировку частоть 1 следования импульсов 1 сл на нагрузке, поскольку 10 1 сл =1 асср. Характерное время перераспределения напряжения по промежуткам разрядника пропорционально произведению Сй, где С - емкость межэлектродных промежутков и йп - величина сопротивления полу проводящего покрытия. В реальныхконструкциях разрядников величина межэлектродных емкостей С лежит в пределах 10 1 - 10 1 Ф, что при величине сопротивления полупроводящего покрытия Й в диа пазоне 10 - 10 Ом дает возможностьзполучения величины тср в широком временном диапазоне - практически от десятков наносекунд до единиц миллисекунд. Нанесение резистивных покрытий на изоляцианные конструкции в настоящее времядостаточно хорошо отработано.Таким образом, нанесение реэистивного покрытия, шунтирующего один из проме.жуткое разрядника, приводит к достижениюфиксированной величине сопротивления Рп. Были получены времена задержки срабатывания разрядника тс от 100 мксдо 10 мс. Нестабильность времени асср при фиксированных условиях не превышала 10.Формула изобретения ,Трехэлектродный разрядник, содержащий два основных противостоящих электрода, расположенных внутри заполненного газом цилиндрического корпуса, выполненного в виде двух соосных изоляционных цилиндров, разделенных дисковым поджигающим электродом с центральным 5 отверстием, отл ичающийсятем, что,сцелью расширения функциональных воэможностей, на боковую поверхность одного из изоляционных цилиндров корпуса нане сено полупроводящее покрытие.1640766Г 5Составитель В,ГомзинРедактор В.Бугренкова Техред М,Моргентэл Корректор Л,пат Заказ 1020 Тираж 284 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж. Раушская наб,. 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101