Многоканальный разрядник

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 1751279(51)М. Кл.3/00 тееударетееаиый кемнтет СССР до делам нзееретений и еткрытнй(54) Г 1 НОГОКАНАЛЬНЫЙ РАЗРЯДНИК Изобретение относится к импульсной технике, а именно к управляемым разрядникам, и может быть использовано в качестве коммутатора в цепях для формирования сильноточных импуль- сов тока и(или)высоковольтного напряжения.Известен многоканальный разрядник, наполненный газом под давлением,содержащий два противолежащих основных электрода и размещенные.в каналах од О ного из основных электродов управляющие электроды (,УЭ) в виде стержней 111.При одновременной подаче на УЭ им-. пульсов напряжения с крутым фронтом15 и с обратной полярностью по отношению к полярности потенциала второго основного электрода в разряднике между основныыи электродами иниттиируются параллельные разрядные каналы.Недостатком такого разрядника является узкий диапазон рабочего напряжения составляющий около 207 по отношению к напряжению управляемого 2пробоя промежутка между основными электродами, Кроме того общий ток распределяется по каналам неравномерно - ток в одном канале в два раза превосходит ток в другом канале.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является многоканальный разрядник, наполненный газом и содержащий два основных противостоящих электрода и ряд расположенных между ними управляющих электрода с острыми кромками, подключенных к блоку поджига 12 1.Управляющие электроды размещены в зазоре между основными электродами по эквипотенциальной поверхности так, что УЭ не нарушают распределение электрического поля в зазоре, При резком изменении посредством блока поджига полярности потенциала УЭ возмущается распределение электрического поля в окрестности каждого угравляющего электрода и на острых кромках УЭ создается электрическое поле с3 7512 величиной напряженности, многократно превышающей пробивную напряженность газапри рабочем давлении. Эти факторы способствуют быстрому инициированию параллельных разрядных каналов по числу управляющих электродов, Такой5 разрядник имеет больший диапазон, изменения рабочего напряжения и бодее равномерное распределение общего тока по каналам,Недостатком этого разрядника является большая протяженность его1основных электродов и следовательно большие габариты разрядникав шести- канальном 11 рототипе основные электроды имеют длину по 50 см).Связано это с тем,что смежные каналы должны быть разнесены на такое расстояние один от другого, чтобы выпол:.ялось соотношеЬСО,1 к + Щ э20 79 4 Ь- разброс времени задержки пр об оя промежутка между основными электродами;- время роста тока через 25разрядный канал междууровнями 0,1 и 0,9 отамплитудного значения тока- время прохождения электро 0магнитной волной расстояния между смежными каналами,Типичные значения Ь 1" и "Ь 1, для35 одиночного искрового канала в газе под давлением при коммутации низкоимпедансных цепей составляют соответственно около 2 1 О фи 1510 9 Следовательно"0,510 с, Так как скорость распространения электро-, магнитной волны в газе равна С=31 о смр,40 ю 1 то расстояние 1 между соседними каналами в разряднике, соответствующее интервалу времени .Ь э равноф" С 1;Э100,5;10 Ъ 5 см, В обоих описанных выше разрядниках расстояние между соседними каналами с учетом ряда конкретных условий выбрано по 8 см. Потребностью настоящего времени является уменьшение индуктивности многоканальных р азрядников и увеличение скорости нарастания тока через них,что достигается созданием между электродами несколь ких десятков дискретно распределен-, ных разрядных каналов. В известныхмногоканальиых разрядниках это приводит к увеличению их габаритов и массы, к усложнению изготовления иповышению трудоемкости эксплуатации.Целью изобретения является уменьшение габаритов многоканального разрядника путем уменьшения расстояниямежду смежными каналами в нем.Данная цель достигается тем, что вмногоканальном разряднике, содержащемдва основных противостоящих электрода,и ряд расположенных между ними управляющих электродов с острыми боковымикромками, каждый управляющий электродснабжен насаженным на него трубчатымизолятором, выполненным из материалас высокой диэлектрической проницаемостью, который примыкает торцами кторцам основным электродом, а внутренней поверхностью - к кромке управляющего электрода,Кроме того, управляющие электродымогут быть выполнены со сквозными отверстиями, а трубчатые изоляторы - спроводящими покрытиями на торцах. При таком выполнении многоканального разрядника уменьшаются его габа риты из-за сокращения расстояния между смежными разряднымиканалами, так как в охватывающем управляющий электрод изоляторе с высокой относительной диэлектрической проницаемости его материала скорость распространения электромагнитной волны уменьшается по сравнению с ее скоростью в газе, а значит возрастает время 6 прохождения водны через стенку трубчатого изолятора по сравнению с временем прохождения волной этого расстояния в газе. Следовательно может быть уменьшена длина основных электродов, каналы между которыми размещены в один ряд, 1 или уменьшена площадь электродов, при многорядном расположении каналов, а значит уменьшены и габариты разрядника в целом, Примыкание острых кро" мок УЗ к поверхности трубчатых изоляторов способствует при подаче управляющего импульса запуска более быстрому росту, по сравнению с ростом в прототипе, напряжености электрического поля на кромках, что ускоряет развитие разрядных каналов и уменьшает разброс ЬС времени задержки пробоя, т. е. дополнительно сокращает расстояние 8 между смежными каналами. Так как разрядники заполняются газом обычно под давлением10 ат, то действующие на электроды больших размеров усилия составляют несколько5 7512 тонн. Для предотвращения деформации электродов и создания механически прочной и надежной конструкции разрядника приходится усиливать все нагруженные детали разрядника и увеличивать число и размеры крепежных элементов. Поэтому уменьшение размеров основных электродов приводит к .дополнительному уменьшению габаритов разрядника. 10Управляющие электроды могут быть выполнены с отверстиями, через которые сообщаются обе части полости трубчатого изолятора, разделеннные данным электродом. Так как разряд 15 развивается сначала быстрее между одним из основных электродов и управляющим, то излучение иэ этого разряда через отверстия в управляющем электроде ускоряет пробой промежут ка между вторым основным электродом и управляющим электродом и уменьшает таким образом разброс Ь времени задержки перемыкания разрядным каналом основных электродов, что позво ляет дополнительно сократить расстояние между смежными каналами.Трубчатые изоляторы могут быть выполнены с проводящими покрытием на торцах, например в виде слоя 30 возженного серебра, Это повышает электрическую прочность многоканального разрядника, так как в газовой прослойке между торцами и соединенными с ними основными электродами не возникает повышения напряженность электрического поля, инициирующая неуправляемый пробой. На фиг,показан предлагаемый многоканальный разрядник с тремя управляющими электродами(УЭ, фронтальный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на Фиг,1.Разрядник содержит два основных электрода 1 и 2, Между ними размеще 45 ны на одинаковом расстоянии от электрода 1, составляющем, например, ЗОХ от промежутка между электродами 1 и 2, управляющие электрожы(УЭ)3 в виде проводящих тонких дисков с острыми кромками. Каждый. диск охвачен труб-чатым изолятором 4 в виде кольца, например, из розионно-стойкого к разрядам цирхонат-титаната свинца, имеацего относительную диэлектрическую проницаемость Е = 1500, Острые кром" ки каждого УЭ касаются поверхности своего изолятора. В дисках управляющих электродов выполнены отверстия 79 6(см. фиг. 2),Торцы изоляторов покрытытонким слоем металла и приьаякают кэлектродам 1 и 2, В заземленномэлектроде 1 выполнены сквозные каналыи через них введены проводники, накаждом из которых укреплен УЭ,Разрядник работает следующим об -разом.На электрод 2 подается основноенапряжение, например, положительногознака относительно электрода 1. Одновременно к всем УЭ прикладываетсянапряжение, составляющее такую частьот основного напряжения, какую частьсоставляет расстояние от электродадо УЭ по отношению к промежуткумежду электродами 1 и 2. При этом УЭоказываются совпадающими с эквипотенциальной поверхностью, соответствующейпотенциалу на УЭ, и они в исходномсостоянии почти не возмущают распределение электрического поля. Чемтоньше УЭ, тем слабее возмущение,Эквипотенциалы пересекают стенки трубочатых изоляторов под углом около 90толщины стенок которых иного меньшепротяженности основных электродов,поэтому изоляторы не влияют на положение эквипотенциалей. Для срабатыванияразрядника одновременно на все УЭподается импульсное напряжение с крутым фронтом и с отрицательной полярностью, обратной начальной полярностипотенциала на УЭ, т.е. между УЭ и основным электродом 2 создается повьппенная разность потенциалов. Это резко нарушает распределениеполя между УЭ и основными электродами.На кромках УЭ создается высокая напряженность поля дополнительно увеличивающаяся в микрозазорах между кромками и изолятором из-эа большого значения относительной диэлектрической проницаемости из-за большого значения относительной диэлектрической проницаемости изолятора, В результате автоэлектронной эмиссии с кромок и перенапряжения зазора по внутренней поверхности изолятора между калдым УЭ и электродом 2 возникает скользящий диффузный или многоискровой разряд, что приводит после приложения разности потенциалов между УЭ и электродами 1 и перенапряжения этих промежутков - к одновременному пробою их и перемыканию электродов 1 ф 2 параллельными раэрядными каналами.279 857.), а диапазон рабочего напряженияшире,Таким образом, в предлагаемом многоканальном разряднике в несколькораз уменьшены габариты, напримердиаметр или длина основных электродов, путем уменЬшения расстояниямежду смежными разрядными каналами идополнительно из-за снижения усилий,10 которые прикладываются к деталяммногоканального разрядника. Крометого, уменьшена масса разрядника,упрощены его устройства и изготовле-,ние, снижена трудоемкость эксплуата 15 ции.Многоканальный разрядник перспективен для применения в качестве низкоиндуктивного малогабаритного точноуправляемого коммутатора в сильйоточ -20 ных высоковольтных цепях. Формула изобретения 25 1. Многоканальный разрядник, содержащий два основных противостоящихэлектрода и ряд расположенных междуними управляющих электродов с острымибоковыми кромками, подключенных к30 блоку поджига, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью уМеньшения габаритов, каждый управляющий электродснабжен насаженным на него трубчатым изолятором, выполненным из материала с высокой диэлектрической проницаемостью, торцы которого примыкаютк торцам основных электродов.2, Разрядник по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что управляю 40 щие электроды выполнены со сквозными отверстиями,3. Разрядник по п, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что трубчатые изоляторы выполнены с проводящи 45 ми покрытиями на торцах,к 50 Я, ,1 ашез Е.Т, А Ь 1 цЬ сцггепй60 КЧ Иц 11 р 1 е аг 1 с айаг зи 1 йсЬ оГ55 1 7 пН 1 пс 1 цсйапсе. Ргерг 1 пй С 1.М-Р 212,Сц 1 Ьащ 1.аЬогайого АЬпотоп Вг 1 КзЬ 1 ге,969. Так как трубчатые изоляторы выполнены из материала с величиной относительной;диэлектрической проницаемости ,= 1500, скорость распространения электромагнитной волны в котором меньше в -Д 39 раз по сравнению с ее скоростью в газе, то во столько же раз может быть уменьшено расстояние между смежными каналами по сравнению с этим расстоянием в прототипе.Занятый стенкой трубчатого изолятора участок между основными электродами имеет уменьшенное волновое сопротивление по сравнению с волновым сопротивлением участков с газовой изоляцией и увеличенную плотность запасенной электрической энергии. Поэтому потребляемая на развитие и формирование канала разряда в полости каждого изолятора электрическая эгергия отбирается от окружающего канал низкоимпедансного участка оказываясь достаточной для этого физического процесса, и потому не тре. буется подводить энергию к каждому каналу от внешнего накопителя через индуктивные цепи, что дополнительно ускоряет и стабилизирует рост тока через каждый канал, уменьшая разброс Ь Ю времени задержки пробоя каналом промежутка между основнымь электродами и способствуя дополнительному уменьшению расстояния между смежными каналами. Чем больше величина диэлект рической проницаемости материала труб чатых изоляторов, тем эффективнее работает разрядник,Выполнение управляющих электродов с отверстиями например как это показано на чертеже, позволяет взаимно облучать разрядами поверхность своего изолятора в обеих его полостях разделенных УЭ. Это ускоряет развитие данного токового канала и уменьшает разброс ЬС времени задержки перемыкания им основных электродов.Испытания макета трехканальноговоздушного разрядника с трубчатыми изоляторами из текстолита (-8) выл полненного аналогично показанному на фиг. 1,. показали, что при сокращении длины электродов в 3 раза по сравнению с длиной при отсутствии трубчатых изоляторов, все каналы включаются синхронно, равномерность распределения общего тока по каналам выше отклонение от среднего тока не более Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ельчанинов А. С. и др. Многоискровая работа метавольного тригатрона, ПТЭ, 1974, 9 2, стр. 103,751279 оставитель Е. Бочков едактор М, Куэнецова Техред М.Коштура Корректор Л, Ива дписноеР 4/5 филиал ППП Патент , г, Ужгород,Проектна Закаэ 4526 ВНИИПИ по д 113035