МНОГОКАНАЛЬНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК Российский патент 1994 года по МПК H01T2/02 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для коммутации больших импульсных токов емкостных накопителей энергии мегаджоульного диапазона.

Цель изобретения - повышение ресурса работы путем обеспечения равномерного распределения тока по параллельным каналам.

На чертеже представлена электрическая схема многоканального управляемого разрядника.

Разрядник содержит n-каналов, каждый из которых образован электродами высокого напряжения 1.1-1. n и электродами, подключенными к нагрузке 2.1-2. n. В межэлектродном промежутке установлены промежуточные электроды, выполненные в виде рядов дискретных элементов 3.1-3. n и 4.1-4. n, электрически соединенных между собой. Резисторы 5.1-5. n служат для равномерного распределения напряжения по искровым промежуткам между элементами 1. n-3. n, 3. n-4. n, 4. n-2. n. По своим геометрическим размерам промежутки между элементами 1. n-3. n и 4. n-2. n равны между собой и в два раза больше по длине, чем промежутки между элементами 3. n-4. n. Использование двух промежуточных управляющих электродов обеспечивает высокую межэлектродную емкость, образованную элементами 1.1-1. n, 2.1-2. n, 3.1-3. n, 4.1-4. n.

Увеличение межэлектродной емкости, образованной с помощью элементов 3.1-3. n и 4.1-4. n управляющих промежуточных электродов, происходит за счет уменьшения расстояния между указанными электродами, так как емкость, образованная электродами, обратно пропорциональна расстоянию между этими электродами. Импульс напряжения, управляющий включением разрядника, подается от одноименного полюса генератора 6 одновременно на промежуточные электроды.

Электроды 2.1-2. n присоединены к шине 10, которая заземляется через нагрузку 7. Между электродами высокого напряжения 1.1-1. n и токосборной шиной высокого напряжения 11 расположены отрезки коаксиальных кабелей 8.1-8. n, которые имеют форму колец с одинаковым диаметром d. Причем жилы отрезков коаксиальных кабелей 8.1-8. n подключены одним концом к электродам высокого напряжения 1.1-1. n, а другим - к токосборной шине высокого напряжения 11. Оплетки отрезков коаксиальных кабелей 8.1-8. n соединены между собой последовательно. Накопительная батарея 9 подключены к шине 11.

Многоканальный разрядник работает следующим образом.

Производится запуск разрядника подачей импульсного напряжения амплитудой (2. . . 4) U_ст (где U_ст - статическое пробивное напряжение искрового промежутка (1. n-2. n)) на управляющие промежуточные электроды от генератора 6. Высокие межэлектродные емкости обеспечивают подпитку и быстрое развитие искровых каналов в промежутках (1.1-1. n)-(3.1-3. n) и (4.1-4. n)-(2.1-2. n). При этом промежуточные электроды приобретают потенциалы основных электродов (соответственно, потенциал электродов 1.1-1. n) и потенциал электродов 2.1-2. n), а потенциал элементов 4.1-4. n будет выше потенциала элементов 3.1-3. n, вследствие падения напряжения, возникающего на нагрузке 7 от управляющего импульса.

Следовательно, почти одновременно с пробоем промежутков (1.1-1. n)-(3.1-3. n) и (2.1-2. n)-(4.1-4. n) пробьются промежутки (3.1-3. n)-(4.1-4. n). Поэтому промежутки между электродами 1.1-1. n и 2.1-2. n перемыкаются параллельными токовыми каналами, а высокие межэлектродные емкости, образованные электродами 3.1-3. n и 4.1-4. n, заряжаемые управляющим импульсом напряжения, обеспечивают быстрое развитие искрового канала между основными электродами 1.1-1. n и 2.1-2. n с малой индуктивностью и активным сопротивлением и разрядник обеспечивает многоканальное срабатывание при напряжении на основных электродах, близком к нулю.

Наряду с этим, при протекании разрядного тока по цепи: токосборная шина высокого напряжения 11 - жилы отрезков коаксиального кабеля 8.1-8. n - параллельные каналы разрядника 1.1-1. n и 2.1-2. n - шина, подключенная к нагрузке 10 - нагрузка 7, в короткозамкнутом контуре, образованном последовательно соединенными оплетками отрезков коаксиального кабеля 8.1-8. n, появится уравнительный ток
i = , где Еi - величина ЭДС, наведенная в оплетке i коаксиального кабеля (i = 1. . . n), B; Z - сопротивление короткозамкнутого контура, Ом.

Протекание уравнительного тока по оплеткам коаксиальных кабелей приводит к увеличению индуктивного сопротивления каналов с большим током и, соответственно, к уменьшению индуктивного сопротивления каналов разрядника с меньшим током. В силу этого, происходит выравнивание токов в параллельных каналах разрядника.

Для эффективной работы трансформатора, образованных отрезками коаксиальных кабелей, последние имеют форму кольца, что обеспечивает максимальный коэффициент связи между обмотками. Длина отрезка кабеля выбирается таким образом, чтобы было соблюдено отношение Lμover{ Lσ 5. Здесь Lμ- индуктивность намагничивания трансформатора, Lσ- индуктивность рассеивания трансформатора.

Такое выполнение разрядника обеспечивает синхронное формирование параллельных каналов и равномерное распределение токов по каналам, что способствует снижению эрозии электродов и, как следствие, повышает ресурс работы разрядника. (56) Авторское свидетельство СССР N 1264798, кл. Н 01 Т 2/02, 1984, непублик.

Сущность: подключение дискретных элементов высоковольтного основного электрода к токосборной шине выполнено с помощью жил отрезков коаксиального кабеля, изогнутых в форме колец равных диаметров, причем оплетки указанных отрезков коаксиальных кабелей соединены между собой последовательно. 1 ил.

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий параллельно расположенные основные электроды, выполненные каждый в виде ряда дискретных элементов, подключенных к токосборной шине, в искровых промежутках между которыми параллельно установлены два протяженных промежуточных элекрода, выполненных каждый в виде ряда электрически соединенных между собой дискретных элементов, генератор инициирующих импульсов, подключенный между промежуточными электродами, и резисторы делителя напряжения, подключенные между противостоящими дискретными элементами основных и промежуточных электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы путем обеспечения равномерного распределения тока по параллельным каналам, подключение дискретных элементов высоковольтного основного электрода к соответствующей токосборной шине выполнено с помощью жил дополнительно введенных отрезков коаксиального кабеля, изогнутых в форме колец равных диаметров, причем оплетки отрезков коаксиальных кабелей соединены между собой последовательно.