Сильноточный газоразрядный вентиль Советский патент 1984 года по МПК H01J17/56 

111 Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройству газоразрядных полностью управляемых изделий. В преобразовательной технике известны сильноточные управляемые трех электродные газорязрядные вентили таситроны, содержащие термозмиссионный катод, анод и сетку, расположенную между ними. В качестве рабочего тела (газа) используются пары ртути, которыми заполнена герметичная межэлектродная полость, либо водород f1 Однако из-за высоких падений напряжения как в водородном газовом разряде, так и при горении разряда в парах ртути (20-60 В) зти приборы отличаются низкой экономичностью при работе в цепях низкого напряжения, что затрудняет их использование для преобразования напряжения постоянного тока меньше 60-100 В. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является полностью управляемый сильноточный газоразрядный вентиль с Cs-Ba наполнением, содержащий концентрические анод, катод и сетку, соединенную по торцу с радиатором L2. Увеличение разрядного тока таких приборов при неизменных удельньпс характеристиках производится путем увеличения электродов. При этом расте размер сетки от ее центра до охлаждаемого края, а значит и перепад температур по сетке. Между тем этот перепад ограничен, поскольку ограниче на температура сетки как сверху - величиной эмиссионного тока с сетки, влияю щего на напряжение пробоя промежутка сетка - анод, так и снизу -возможностью сброса тепла, снимаемого с сетки излучением или конвекцией с поверхности сеточного редиатора. Ограничение снизу может быть связано также с температурой конденсации паров плазмообразующего вещества. Поэтому приходится ограничивать полный ток прибора или принимать какие-либо дополнительные меры по уменьшению перепада температур по сетке - уве;личивать ее толщину, уменьшать прозрачность. Все это приводит к дополни тельным потерям в плазме и, следовательно, .к увеличению падения напряжения на вентиле при прохождении по нему тока или к снижению электрической прочности. Цель изобретения - повышение электрической прочности при сохранении удельных характеристик. Указанная цель достигается тем, что сильноточный газоразрядный вентиль, содержащий концентрические анод, катод и сетку, соединенную по торцу с радиатором, дополнительно содержит по крайней мере по одному аноду, и сетке, которые расположены концентрично первым. Для уменьшения габаритов нтиля целесообразно располагать эти электроды в последовательности: анодсетка- катод, сетка- анод. На чертеже приведен вариант конструкции Предлагаемого вентиля. Вентиль имеет цилиндрические катоды 1, укрепленные на керамических изоляторах 2, сетки 3 неразъемно соединены с сеточным радиатором 4 и прикрыты сверху экранами 5, находящимися под потенциалом сетки. Аноды 6 выполнены как одно целое с анодным фланцем, соединенным вакуз но плотно через керамические кольца 7 с сеточным радиатором. Анодный фланец и радиатор образуют корпус прибора, заполненный плазмообразующим газом. Ток к катодам и их нагревателем 8 подводится через гермовводы 9. Экраны 5 сеток 3 служат для предотвращейия пробоя между катодом и анодным . фланцем. Установка катодов на дистанционаторы обеспечивает малые перетечки тепла между катодом и сеточным радиатором. Нагреватель катода может быть выполнен контактным, т.е. нагревающим катод теплопроводностью через тонкий слой керамики. Перед началом работы .в приборе устанавливаются рабочие температуры катодов 1 с помощью нагревателей 8 и создаются необходимые уровни давления Ва и Cs с помощью системы паров рабочего тела. В запертом управляемом приборе теплообмен между электродами осуществляется теплопроводностью через керамические изоляторы 2, пары наполнителей, -а также излучением. Йа анод 6 подается постоянное напряжение wlOO В. При подйче положительного управляющего сигнала на сетку 3 относительно катодов 1 между катодами и анодами зажигается разряд. Протекание тока через прибор сопровождается дополнительным тепловьщрлением на сетках 3 за счет токо31вой составляющей теплового потока сеток. За счет теплопроводности теп ло от сеток обводится к сеточному радиатору 4 и сбрасывается с него излучением. При этом температура поддерживается на заданном уровне 600-700 С. После подачи на сетки 3 запирающего потенциала разряд в вентиле гаснет и он переходит в непроводяще Состояние. Электропрочность прибора т.е. предельное напряжение между ан дом и катодом, которое он способен |вьщержать в этом состоянии без самопроизвольного зажигания разряда тем больще, чем ниже температура сеток 3. В вентиле предлагаемой конструкции практически при любом токе вентиля обеспечивается надежное охлаждение сетки, поскольку перепад темп ратур по ней уже не зависит от вели чины этого тока. Появляется возможность ставить в сильноточные прибор сетки с оптимальными толщинами и прочностью, благодаря чему обеспечиваются высокие параметры одновременно по плотности тока и электропрочности вентиля, которые до сих пор удавалось.получить только на Сл боточных вентилях. Кроме того, с ростом полного тока, а значит и диаметра вентиля растет пропорциональ его квадрату площадь сеточного ради атора, что дополнительно облегчает 74 охлаждение сетки. Например, при плот ,ности тока , прозрачности молибденовой сетки 0,5 и толщине перепад температур по йёй около 50 град/см. Для вентиля-прототипа диаметр катода обычно 30-40 мм (так удобнее делать нагреватель). Тогда при токе в 1000 А высота электродов примерно 8 см и перепад тёмператур по ceTice vAOO. Поскольку для Cs-Ba вентиля минимальная Температура около , то горячий край сетки имеет температуру . При этом эмиссия с ее поверхности настолько велика, что самопроизвольное заЛига- ние разряда в запертом вентиле происходит уже при 50 В. В данном вентиле необходимая пло- , щадь электродов набирается с помощью трех пакетов электродов при высоте сетки в 1 см. Максимальнаяее температура 650°С, что обеспечивает электропрочность около 200 В. Концентрическое расположение электродов в общем корпусе позволяет эффективно использовать весь объем вентиля он приобретает форму диска, заполнен ного электродами. При указанной последовательности расположения электродов каждый из анодов и катодов рабо тает одновременно на два разрядных промежутка, что позволяет использовать всю их. noBepixHOCTb с обеих сторон как рабочую.

1, СИЛЬНОТОЧНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ВЕНТИЛЬ, содержащий койцентрические анод, катод и сетку, соединенную с радиатором, отличающийся те, что, с целью повьшения электрической прочности при сотсранении удельных характеристик, он дополнительно содержит по крайней мере по одному катоду, аноду и сетке, ко торые расположены концеитри но первым . 2. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, его электроды расположены в последовательности; анод- сетка- катод- сетка- анод. (Л QD О СО