УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК Российский патент 2007 года по МПК H01J17/12 H01J17/64 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для коммутации больших токов, в частности к управляемым разрядникам, и может быть использовано в качестве коммутаторов емкостных накопителей энергии, а также в экспериментальной физике при создании импульсных источников света, в схемах защиты устройств связи и телемеханики от опасных напряжений и в качестве защитных разрядников в энергетике.

Известен управляемый разрядник (а.с. №2084061), содержащий изоляционный корпус, соединенные с ним анод и катод с отверстием, в котором герметично установлен стержневой управляющий электрод, изолированный от катода изоляционной втулкой, по поверхности которой происходит инициированный разряд. Наличие управляющего электрода позволяет повысить стабильность запуска и уменьшить время коммутации. Недостатком известного устройства, принятого за аналог, является ионное запыление электродов, приводящее к их выходу из строя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному устройству является управляемый разрядник (а.с. СССР №1725305), содержащий установленные в герметичном изоляционном корпусе противостоящие анод и катод, в отверстие которого герметично установлен стержневой управляющий электрод, отделенный от катода изоляционной втулкой. Наличие управляющего электрода позволяет повысить стабильность запуска и уменьшить время коммутации.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является его низкий ресурс, обусловленный наличием только одного управляющего электрода.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении стабильности запуска и уменьшении времени коммутации с увеличением ресурса работы.

Указанная задача решается тем, что в управляемом разряднике, содержащем изоляционный корпус, соединенные с ним анод и катод, согласно изобретению внутри камеры установлены пьезодатчики.

Другими отличиями является то, что один из электродов разрядника выполнен клиновидной формы, а пьезодатчики могут быть установлены на клиновидном электроде. Пьезодатчики могут быть установлены на противоположных стенках камеры. Кроме того, один из электродов может быть выполнен сферической формы, а пьезодатчики могут быть установлены на образующей сферы.

Разрядник работает следующим образом.

При приложении напряжения к электродам 2 и 3 разрядника в разрядном промежутке возникает сильное электрическое поле. Электроны с катода, попадая в межэлектродный промежуток, ускоряются в электрическом поле и ионизируют атомы газа, при этом вновь появляются свободные электроды, происходит быстрое образование электронных лавин и за короткое время формируется канал пробоя.

Особенность предлагаемого решения заключается в том, что дополнительное пропускание в разряднике по плоскости электрода поверхностных акустических волн позволяет получить более острую неровность на поверхности в форме полусинусоиды. Кроме того, величина этой неровности не подвержена механическому износу и не меняет свои характеристики во время эксплуатации. Это обеспечивает получение более высокой напряженности электрического поля вблизи неровности и повышение стабильности запуска с уменьшением времени коммутации. Более высокая напряженность электрического поля позволяет увеличить также площадь развиваемого разряда. Механическими способами получить острую неровность поверхности, которая не изменяла свои пространственные размеры во время длительной эксплуатации, не представляется возможным.

Получение режима стоячей волны с противостоящими пьезодатчиками позволяет увеличить локально в межэлектродном пространстве давление в камере. При подаче управляющего импульса на пьезодатчик увеличивается давление в межэлектродном пространстве до значения, соответствующего пробивному, происходит быстрое увеличение числа электронных лавин и формирование искрового канала разряда. Получаемое давление в зазоре за счет стоячей волны носит неравномерный характер: максимальное значение достигается вдоль искрового канала. В результате этих процессов происходит интенсивное закорачивание межэлектродного зазора, что ведет к уменьшению времени коммутации, что существенно при использовании разрядников в наносекундной технике.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид управляемого разрядника с катодом клиновидной формы, на фиг.2 - разрядник с пьезодатчиком на электроде, на фиг.3 - разрядник с пьезодатчиками, установленными на корпусе и противостоящими друг против друга, на фиг.4 - разрядник с пьезодатчиками, установленными на электроде сферической формы.

Разрядник содержит изоляционный корпус 1, соединенный с ним анод 2, катод 3 и пьезодатчики 4.

Разрядник работает следующим образом: между электродами 2 и 3 подается напряжение, граничный к напряжению пробоя. При подаче управляющего импульса напряжения на пьезодатчик 4 по плоскости катода распространяется поверхностная волна. На поверхности катода создается стоячая волна, с пучностью в центре электрода. Вследствие волнового возмущения поверхности катода возникает неровность в его центре, что ведет к ионизации пространства между катодом 2 и анодом 3, и инициируется разряд в межэлектродном пространстве.

Предлагаемый разрядник может быть применен в генераторе наносекундных электромагнитных импульсов для инициирования химических процессов в автоклаве.

Изобретение относится к электротехнике, а именно - к устройствам для коммутации больших токов, для использования в качестве коммутаторов емкостных накопителей энергии, в схемах защиты устройств связи и телемеханики. В управляемом разряднике катод выполнен клиновидной формы, на котором установлены пьезодатчики. Катод может быть выполнен сферической формы, на котором по образующей установлены пьезодатчики. Пьезодатчики могут быть установлены в изоляционном корпусе и противостоящие друг против друга. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Управляемый разрядник, содержащий установленные в герметичном изоляционном корпусе противостоящие анод и катод, отличающийся тем, что внутри камеры установлены пьезодатчики, при подаче управляющего напряжения на которые возрастает напряженность электрического поля до значения, соответствующего пробивному.2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что один из электродов выполнен клиновидной формы.3. Разрядник по п.2, отличающийся тем, что пьезодатчики установлены на клиновидном электроде.4. Разрядник по п.2, отличающийся тем, что пьезодатчики установлены на противоположных стенках камеры.5. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что один из электродов выполнен сферической формы, а пьезодатчики установлены на образующей сферы.