Шунтирующий разрядник

Т 2/02 . фас;у;ПИСАН БРЕТЕН АВТОРСКОМ ЕТЕЙЬСТВУ ится к высоко- технике и може я коммутации в ших импульсных ие отноульснойовано дл зоб ете вольтной и быть испол разрядных токовЦель иэ импульса епя ормированиее близкого к обретения и ам обеспечения ного срабатывапредлагаемыйк в четырехкао схемой запусии е,г.2 - то н элект основнынные в видщей шиненых сменн3, распол е е полненск об асс жено ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТпо изое етениям и отнеьпинмПРИ ГКНТ СССР(71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (72) В.В.Ашмарин, А,М.Абрамов В.А.Лоц, А.А.Царев и А.А.Егоров (53) 621,316,933(088,8)(56) Бочаров Ю.Н. и др, Иалоиндуктивный накопитель для получения сверх сильных импульсных магнитных полей. - ПТЭ, 1981, У 1, с.167-169.Авторское свидетельство СССР В 284182, кл, Н 01 Л 17/22, 1968. прямоугольному, пут дежиого многоканаль ния.На Фиг.1 покшунтирующий разнальном исполнека, общий вид;вид сбоку.Разрядник сотроды 1 и 2, вьда подключенньтин, четыре эаравляющих элек(5) Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цельизобретения - формонание импульсатока, по форме близкого к прямоугольному, путем обеспечения многоканального срабатывания. За счет созданияперенапряжения на заостренных концахуправляющих электродов обеспечивается одновременное прокалывациетвердого диэлектрика в зонах,расположенных напротив камер поджига, одновременно создающих плазменные струи, закорачивающие основные электроды при напряжении наних, равном нулю. 2 ил. Ф ные напротив соплоабразных отверстий 4, омический делитель 5 напряжения. Электроды 1 и 2 имеют ца рабочих поверхностях эрозионностойкие пластины б. Между основными электродамии 2 расположен двуслойцый твердый диэлектрик . В основном электроде 2, переходящем в обратный токопровод 8 и перемещающемся с помощью петлевого узла 9, усгацовлены четыре камеры поджига, которые состоят из металлического тела 10, вкручивающегося в основной электрод 2, с соплообразным отверстием 4, внутренней изоляции 11, поджигающего электрода 12, резистора 13. Поджигающий электрод 12 соединяе гся посредством малоиндуктивных кабелей 1 й определенной длины с общим звеном связи, состоящим иэ вспомогагельного искро1557613 20 30 35 ного промежутка 15 и накопительного конденсатора 16. Все кабели 14 однотипны, а длины их одинаковы и таковы что время двойного пробега волУ5 ны по ним превышает разброс времени срабатывания поджигающих и искровых промежутков, расположенных н камерах поджига, и следовательно, кабели 14 являются независимыми друг от друга источниками одинаковых и одновременных волн поджига.Таким образом, наличие надежной электромагнитной развязки цепей поджига за счет выбора оптимальной длины кабелей 14 обеспечивает стабильное параллельное включение всех поджигающих искровых промежутков, происходит Формирование многоканального пробоя основного искрового промежутка.Разрядник управляется с помощью первого 17 и второго 18 генерато" ров импульсных напряжений, блока 19 задержки и блока 20 поджига. Основные электроды 1 и 2 подсоединены параллельно нагрузке 21. Вследствие того, что электрод 2 выполнен поворотным путем вращения в петлевом узле 9, то токовый контакт в месте вращения электрода осуществляется через гибкие соединения. Это дает возможность быстро и удобно менять рабочий твердый диэлектрик 7 разрядника. Сменные пластины 6, выполненные из эрозионностойкого материала, увеличивают срок службы разрядника. Между основными электродами 1 и 2 расположен двухслойный твердый диэлектрик 7 (полиэтиленовая пленка)40 и четыре управляющих электрода 3 (полоска из алюминиевой Фольги). Раз - меры слоев диэлектрика 7 определяются зарядным напряжением батареи конденсаторов 22, Сопротивления К резисторов 5 делителей напряжения вы,браны= 100 МОм) таким образом, чтобы напряженность электрического поля в полиэтиленовой пленке в промежутках -1-3 и 3-2 составляла при"50 близительно 50 кВ/мм. При срабатывании батареи конденсаторов 22 на управляющем электроде 3 обеспечивается половина зарядного напряжения, а в момент включения шунтирующего разрядника с твердым диэлектриком - импульс напряжения от генератора 18 амплитудой 80 кВ с длительностью фронта 10 НС и скоростью изменения напряжения Щ/Ж = 8 кВ/НС.Следовательно, обеспечение од-, нонременных нпроколовн в твердом диэлектрике осуществляется за счет создания перенапряжения и искажения поля на заостренных концах управляющих электродов.Управляющий электрод 3 заострен. на конце с целью создания дополнительной эоны с повышенной напряженностью электрического поля и фиксации места прокола" в полиэтиленовой пленке. Напротив места "прокола" изоляции расположены камеры поджига, создающие одновременные плазменные струи. Камера, состоящая из металлического тела 10, соплообразного отверстия 4, внутренней изоляционной. втулки 11, поджигающего электрода 12, устанавливается в основном электроде 2. Резистор 13 сопротивлением (50 кОм) служит для привязки потенциала поджигающего электрода 12 к земле. На поджигающий электрод 12 камеры разряжается емкость накопительного конденсатора 16 через вспомогательный искровой промежуток 15 и кабели 14 развязки, Искровой промежуток 15 управляется от генератора 18 импульсных напряжений. Внутренняя изоляция разрядника с твердым диэлектриком между основным электродом 1 и обратным токопроводом 8 выполнена из листового лансана. Управление первым 17 и нторым 18 генераторами осущестнляется от высоковольтного блока 20 поджига. Генератор 18 запускается в момент времени й = Т/4 (где Т - период основной цепи разряда, состоящей из батареи конденсаторов 22, коммутатора 23 и нагрузки 21), Необходимая задержка времени Ь = Т/4 обеспечивается блоком 19 задержки.Шунтирующий разрядник работает следующим образом.От блока 20 поджига запускаются генератор 18 и блок 19 задержки, Генератор 18 запускает коммутатор 23 и ток основной цепи разряда протекает через нагрузку 21. В момент времени= Т/4, когда ток основной цепи разряда имеет максимальное значение, а напряжение на основных электродах равно нулю, блок 19 задержки выдает импульс напряжения на запуск шунти.5 1557613 5 10 15 20 25 30 3540 45 50 55 рующего генератора 19. Осуществляетсяподжиг вспомогательного искровогопромежутка 15 данного шунтирующегоразрядника. В полиэтиленовой пленке,на заостренных концах управляющихэлектродов 3 одновременно создаются11 11проколы за счет использования высоковольтного импульса напряжения Цтс крутым фронтом (- -8 кВ/НС).Йй При этом в "проколах" пленки образуются высокоомные искры вследствие того, что энергии, которая выделяется в образовавшихся отверстиях полиэтиленовой пленки, недостаточно для подпитки и образования проводящего канала с малой индуктивностью и активным сопротивлением. Это снязано с тем, что для одновременного создания "проколов" в диэлектрике используются устройства, которые обеспечивают высокую скорость нарастания импульса напряжения на управляющих электродах и, следовательно, облада" ют малой собственной емкостью. Увеличение емкости и запасаемой энергии в устройствах поджига приводит к увеличению.фронта поджигающего импульса и нарушению синхронного образования 11 проколов" н твердом диэлектрике данного разрядника. Вследствие этого, ток основной цепи разряда не протекает через шунтирующий разрядник и затягивание импульса тока в нагрузке не происходит.Одновременно с "проколом" полиэтиленовой пленки накопительный конденсатор 16 включается на камеры поджига. За счет надежной электромагнитной развязки цепей поджига синхронно происходит разряд н камерах по поверхностям изоляционных втулок 11, что обеспечивает резкое повышение давления в воздушных полостях соплообразных отверстий 4, под действием которого струи плазмы через отверстия в электроде 2 направляются к противоположному электроду 1, заполняя плазмой "проколы" диэлектрика. Промежуток 1-2 перемыкается четырьмя каналами с образованием рекордно низкого сопротивления закоротки при нулевом напряжении на батарее конденсаторов 22. Иунтирующий разрядник срабатывает,и в нагрузке 21 получается уницолярный импульс тока по форме, близкой к ирямоугольноиу. Индуктивность данного разрядника, найденная из оциллограмм тока, составляет 1,6 Гн, Вследствие этого малая величина индуктинности не оказывает влияние на провал тока после закорачивания нагрузки 21.Таким образом, в изобретении достигается четырехканальное срабатывание шунтирующего разрядника из-за применения перенапряжения и искажения поля ( одновременое создание параллельных каналов в диэлектрике и использование струй плазмы , уменьшение активного спротивления каналов) при напряжении на основных электродах разрядника, равном нулю. При этом происходит переход от колебательного к апериодическому импульсу тока, имеющего прямоугольную форму, что способствует существенному повы-, шению использования накопленной энергии, увеличению ресурса и надежности элементов емкостного накопителя энергии. Формула изобретения Шунтирующий разрядник, содержащийразделенные твердым диэлектриком противостоящие основные электроды,первый из которых выполнен с соплообразным отверстием, н котором установлен поджигающий электрод, подключенный к этому основному электродучерез последовательно соединенные накопительный конденсатор и вспомогательный управляемый искровой промежуток, управляющий электрод которогоподключен к первому генератору импульсных напряжений, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью формирования импульса тока, по формеблизкого к прямоугольному, путем обеспечения надежного многоканальногосрабатывания, основные электроды ныполнены каждый в нице ряда подключенных к общей шине пластин, попарно образующих параллельно соединенные основные искровые промежутки,первый из основных электродов выполнен с допонительными соплообразнымиотверстиями, в которых установленыдополнительно введенные поджигающиеэлектроды, причем все поджигающиеэлектроды электрически соединены сэлектродом, в котором они установлены, через малоиндуктивные кабелипоследовательно соединенные с общимзвеном связи, состоящим из последовательно включенных накопительного.конденсатора и вспомогательногоискрового промежутка, твердый диэлектрик выполнен двуслойным а междуего слоями перпендикулярно осям соплообразных отверстий установлены под"ключенные к дополнительно введенному второму генератору импульсных напряжений. дополнительно введенныезаостренные управляющие электроды,число которых равно числу поджигающихэлектродов, причем острия управляющихэлектродов расположены напротив соответствующих сдплообразных отверстий основного электрода.Бескид при ГКНТ ССС ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина Проиэводственио-из ЗаказВНИИПИ Тираж осударственного комитет 113035, Москва, ель Е.Ушакова Ходанич Корректор 43 Подписное по иэобретеииям и открыти -35, Раушская наб.д, 4/