Искровой разрядник

О П И С А Н И Е,1"1 807967 атиса Советския Оаииаяистичесиих Ресиубяик(22) Заявлено 04.01,79 (21) 2706288/24-07с присоединением заявки Ло -(23) Приоритет -(51) Щ УлзН 01 Т 1/00 1 Гссударстмниый квиитет СФЕР яи яашя иэобястений и атирытий(72) Автор изобретения. Ю. К. Пчелинцев Денцнградсий ордена Ленина политехнический йиститут и)и. М. И. Калинина(54) ВСКРОВОЙ РАЗРЯДНИК Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для получения крутых перепадов волн напряжения и тока ь передающих линиях для целей управления высоковольтными установками или непосредственного использования в цих.Известны искровые разрядники, предназначенные для формирования крутых перепадов напряжения в передающих линиях, содержащие два главных электрода, по внешнему периметру которых подключены керамические конденсаторы в качестве накопительных элементов и коаксиальные кабели в качестве передающих элементов, и одно ицициирующее устройство для возбуждения искрового разряда в газообразном диэлектрике 1, Длительность фронта импульса формируемого генератором, содержащим искровой разрядник, определяется индуктивностью разрядногэ контура, включающей собственные индуктивности накопительных ц передающих элементов и ицдуктивности их подключения, индуктивность межэлектродного зазора и индуктивность искры,Известен также искровой разрядник, в котором для уменьшения цндуктивностц межэлектродного зазора и индуктивности искры главные электроды выполнены в виде плоскопараллельиых дцсков, между которыми для уменьшен 11 я расстояния между электродами, приводящего к уменьшениюю индуктивностц межэлектродного зазора и искры, размещен твердый диэлектрик, а для уменьшения суммарной индуктивцостц разрядного контура накопителытые и передающие элементы выполнены в виде коаксиальнъх кабелей с малопндук Гнвным 10 подсоединением цх к главным электродам,причем возбуждение искрового разряда осуществляют механическим разрушением межэле 1 тродцого твсрдого диэлектрика 21. 15 В таком искровом разряднике удаетсязначительно уменьшить индуктивность разрядного контура, что позволяет получать на нагрузке с сопротивлением порядка единиц Ом импульсы с фронтом длительно стью в единицы наносекунд. Однако, необходимость замень 1 после каждого разрядатвердого диэлектрика, в котором происходит разряд, ц механическая система инициирования разряда, являющаяся сравцц 2 б тельно медленно действующей и, следовательно, вызывающая трудности в синхронизации срабатывания разрядника с другой аппаратурой серьезно затрудняют эксплуатацию подобного искрового разряднцзо ка, 80796765 60 65 3Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является искровой разрядник, который содержит два аксиально расположенных дисковых электрода с зоной разряда в центре итокоподводом по периметру 131.В этом разряднике для уменьшения нндуктивности путем уменьшения суммарнойш 1 дуктпвности искрового разрядника по окружности поставлено несколько инициирующих устройств для возбуждения нескольких параллельных искр в газообразном диэлектрике, позволяющем многократно возбуждать разряд чисто электрическим способом с высокой точность 1 о во времени.Недостатком этого разрядника являетсяналичие большого количества инициирующих устройс гв, требующих для одновременного возбуждения параллельных искровых разрядов быстродействующей н мощной системы запуска, что усложняет разрядник и снижает надежность его работы.Причем для дальнейшего снижения 1 Н 1 дуктцвгц)стн разрядника необходимо увеличивать количество параллельно возбуждаемых искр, что приводит к сложной проблеме возбуждения неустойчивых по отношению друг к другу параллельных искровых разрядов на небольшом, расстоянииодин от другого,Цель изобретения - уменьшение длительности фронта формируемого импульсац упрощение.Это достигается тем, что электроды выполнены с радиально расположеннымн вокруг зоны разряда чередующимися пазамии гребнями, количество которых возрастает, а глубина и высота - уменьшаются внаправлении от центра к периферии электродов, причем гребни каждого электродарасположены с зазором в пазах междугребнями другого электрода.На фйг, 1 приведен вид в аксонометрииодного йЗ главных электродов с вырезомодной чеТверти электрода; на фиг. 2 -часть развертки цилиндрического сечения,параллельного оси зоны разряда искрового разрядника, выполненного по предлагаемому изобретению.ИскровОЙ разрядник выполнен следующим образс 1 М,На дисковом главном электроде 1 искрового разруника выделена зона разряда2, в которои может быть расположено одно или несклько инициирующих устройств.НепосредствеЙйо от зоны разряда начинаются радиа 1 ь 11 о расходящиеся гребни 3,рядом и пара 11 лельно которым выполненыпазы 4. Гребни и пазы различных электродов взаимопроникаютдруг в друга (фиг. 2).КонкретИая конструкция главного электрода, выполненного по данному изобретеникхарактеризуется исходным (начинающимся от зоны разряда) количеством пар гребень - паз. 5 16 15 20 Л 30 35 40 45 50 4По мере радиального расхождения пазов и гребней на электроде появляется площадь, которую используюг для увеличения количества пар гребень - паз, высоту гребней и глубину пазов уменьшают до перехода в плоскость дискового электрода, по периметру которого за пределами области гребцей н пазов осуществляют токоподвод, там расположены твердотельный изолятор и места крепления накопительных и передающих элементов, в данном случае - коаксиальных кабелей.Искровой разрядник работаст следующим образом.Электромагнитная волна,. вызванная срабатыванием разрядника, заключающимся в замыкании межэлектродного зазора каналом искры., и распространяющаяся по линии, которой являются передающие и накопительные элементы и отдельные элементы разрядника, искажается на неоднородностях этой линии, причем неоднородность влияет 1 сак не 1 оторая эквивалентная 1 ИДУКТИВНОСТЬ, ЕСЛИ ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕ - нне этой неоднородности превышает базовое волновое сопротивление основной части линии. Под ОсноВной частью линии сле дует понимать накопительные н передающие элементы, а нх эквивалентное волновое сопротивление при 11 имать за оазовое.В месте подсоединения накопительных и передающих элементов к главным электродам разрядника происходит конструктивное увеличение волнового сопротивления соответствующего участка по сравнению с базовым сопротивлением и, следовательно, этот участок влияет на электромагнитную волНу, как некоторая инду 1 ктивность.Далее дисковые главные электроды искрового разрядника представляют радиальную линию, волновое сопротивление которой следует поддерживать равным базовому сопротивлению ц для этого следует уменьшать расстояние между дисками электродов по мере приближения и центру зоны разряда. Однако минимальное сближение электродов ограничено расстоянием, при уменьшении которого межэлектродный зазор пробивается приложенным к электродам напряжением.Поддержание волнового сопротивления равным базовому при ш)стояшюм межэлектродпим зазоре достигается созданием на поверхности электродов гребней и пазов взаимопроникающих друг в друга, т. е. поддержанием на постоянном уровне ширины радиально сходящейся линии, Образованной поверхностями главных электродов. По мере приближения к центру зоны разряда высоту гребней и глубину пазов увеличивают, кроме того, по мере приближения к центру зоны разряда количество пар гребень - паз уменьшают нз-за нехватки места на поверхности главных электродов, что приводит к необходимости5еще более увеличивать высоту гребней и глубину пазов.Радиальный сход гребцей и пазов к центру зоны разряда ограццче размераь,"и зоны разряда, минимальный диаметр которой не может быть выбран менее расстояния между главными электродами при исходном количестве пар гребень - паз равной одной,При распространении электромагнитной волны, возникающей при срабатывании разрядника, от зоны разряда текущее волновое сопротивление лицин сначала превышает базовое, но по мере удаления от зоны разряда это расхождение в во;пговых сопротивлениях уменьшается до нуля. На участке, где волновое сопротивление больше базового, электромагнитная волна искажается как при прохождении через индуктивность последовательно включенную в линию, но величина соответствующей эквивалентной индуктивности меньше, чем при выполнецци главных электродов в виде плоских дисков) так как меньше и Отклонение волнового сопротивления линии, образованной гребнями и пазами, от базового. Кроме того, следует указать, что реаизуемый по данному изобретению пут: электромагнитной волны по поверхностям гребцей и пазов в зоне, примыкающей к разряду, приближается к предельно теоретически достижимому способу подвода электромагнитной энергии к разряду по всему пространственному углу в 4 л стерадиан - способу, который при заданном межэлектродном зазоре позволяет получить наименьшую индуктивность.При одинаковой организации искрового разряда, индуктивность предложенного искрового разрядника меньше, чем искрового разрядника с плоскими электродами (линия с и-эх, где а - исходное количество пар гребень - паз), причем преимущество предложенного искрового разрядника возрастает .с уменьшением базового волнового сопротивления. Индуктивность конструкций предложенного искрового раз-рядника достигает своего предельного значения и далее це увеличивается при уменьшении базового волнового сопротцьления.Все это позволяет прц одинаковом базовомволновом сопротивлении получать с по 5 мощью предложенного искрового разрядника импульсы сфронтамц меньшей длительности, чем с помощью искрового разрядника с плоскими электродами, что увеличивает точность ц надежность управле 10 ния высоковольтными установками ц открывает перед ними новые возможностиприменения. Кроме того, упрощение системы запуска предложенного искрового разрядника упрощает и удешевляет систему15 ь целом и уменьшает расходы на ее эксплуатацию.Формула изобретенияИскровой разрядник, содержащий двааксиальцо расположенных дисковых элект 20 рода с зоной разряда в центре и токоподводом по периметру, отл ич а ющпй с чтем, что, с целью уменьшения длительностифронта формируемого импульса и упрощения, электроды выполнены с радиально25 расположенными вокруг зоны разряда чередующимися гребнями и пазами, количество которых возрастает, а высота ц глубина уменьшаются в направлении отцентра к периферии электродов, причемЗ 0 греоцц каждого электрода расположенызазором в пазах между гребнями другогоэлектрода.Источники информации,принятые во внимание прц экспертизе35 1. Павловский А. И. ц др., статья Генератор высоковольтных импульсов с многокабельцой разводной, журнал ПТЭ,1976,3, с. 134 - 135.2. Зотов Е. В. ц Красовский Р, Б.40 статья Многокацальный генератор высоковольтных наносекундных импульсов;,ПТЭ, 1976,2, с. 91 - 92,3, Босамыкцц В. С. ц др. статья Система синхронного запуска с наносекундной45 точностью 48 многоканальных разрядниковца 50 кВ. Газоразрядцые цриборы, Трудыконференций по электронной технике,вып. 2 (18), М., Электроника, 1970, с. 95одписное агорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкои Изд166 1 ИИПИ Государствен по делам изобре 113035, Москва,Ж, Р