МНОГОЗАЗОРНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК Советский патент 1995 года по МПК H01T4/16 

Изобретение относится к электрофизике и может быть применено при создании емкостных накопителей энергии в различных электрофизических установках, используемых для получения высокотемпературной плазмы, в импульсных источниках света, в электротехнологии, а именно к многоканальным управляемым разрядникам.

Известен управляемый разрядник, содержащий два параллельно расположенных протяженных основных электрода и параллельно расположенный между ними протяженный управляющий электрод, установленные на одной стороне твердого диэлектрика, толщина которого меньше расстояния между основными электродами, и выполненные со сходящимися в направлении от поверхности диэлектрика противостоящими рабочими поверхностями, обратный токопровод, установленный на другой стороне твердого диэлектрика и канал инициирующего импульса, один полюс которого подключен к управляющему электроду, а другой полюс - к обратному токопроводу.

В данном разряднике рабочие поверхности электродов расположены под острым углом к поверхности диэлектрика, причем рабочие и нерабочие внешние поверхности электродов плавно сопряжены.

При подаче управляющего импульса на управляющий электрод по поверхности диэлектрика развивается многоканальный разряд. При увеличении коммутируемого тока увеличивается толщина плазменного слоя. При этом сужение межэлектродных зазоров по мере удаления от плоскости диэлектрика приводит к уменьшению сопротивления разрядника.

Недостатками такого разрядника являются сравнительно низкое быстродействие, обусловленное большим расстоянием по поверхности диэлектрика между основными электродами, которое выбирается из условия обеспечения электрической прочности по поверхности для максимального рабочего напряжения, незначительный срок службы твердого диэлектрика, испытывающего термическое воздействие плазменных каналов, и недостаточная стабильность многоканального срабатывания.

Наиболее близким известным техническим решением к данному изобретению является многозазорный управляемый разрядник, содержащий ряд параллельно расположенных протяженных электродов, выполненных каждый в виде соосно расположенных дискретных элементов, размещенных по одну сторону твердого диэлектрика, толщина которого меньше расстояния между крайними электродами, и обратный токопровод, расположенный по другую сторону твердого диэлектрика, причем дискретные элементы крайних из указанных электродов соединены между собой токоподводящими шинами, дискретные элементы промежуточных электродов соединены между собой с помощью стержней из резистивного материала, дискретные элементы одного из промежуточных электродов подключены к жилам одного из полюсов канала инициирующего импульса, другой полюс которого соединен с обратным токопроводом, а искровые промежутки между электродами шунтированы резисторами делителя напряжения.

В этом разряднике протяженные электроды выполнены со сходящимися в направлении от поверхности диэлектрика противостоящими рабочими поверхностями, а именно выполнены в виде ряда токопроводящих колец, насаженных на указанные стержни из резистивного материала.

Этот управляемый разрядник характеризуется недостаточно высокой стабильностью многоканального срабатывания ввиду того, что каждое из токопроводящих колец протяженных электродов, касаясь диэлектрика в одной точке, создает сравнительно малую емкость между электродом и обратным токопроводом. В то же время поверхность стержней из резистивного материала, находясь вблизи зоны разряда, загрязняется, обугливается, металлизируется, что иногда вызывает пробой на поверхности стержней между проводящими кольцами и, следовательно, ухудшает стабильность многоканального разряда и сокращает срок службы разрядника.

Целью изобретения является повышение стабильности многоканального срабатывания и долговечности управляемого разрядника.

Это достигается тем, что в известном многозазорном управляемом разряднике, содержащем ряд параллельно расположенных протяженных электродов, выполненных каждый в виде соосно расположенных дискретных элементов, размещенных по одну сторону твердого диэлектрика, толщина которого меньше расстояния между крайними электродами, и обратный токопровод, расположенный по другую сторону твердого диэлектрика, причем дискретные элементы крайних из указанных электродов соединены между собой токоподводящими шинами, дискретные элементы промежуточных электродов соединены между собой с помощью стержней из резистивного материала, дискретные элементы одного из промежуточных электродов подключены к жилам одного из полюсов канала инициирующего импульса, другой полюс которого соединен с обратным токопроводом, а искровые промежутки между электродами шунтированы резисторами делителя напряжения, согласно изобретению указанные дискретные элементы электродов выполнены в виде шаровых сегментов, плоские поверхности которых обращены к поверхности указанного твердого диэлектрика и расположены по отношению к ней с зазором, а резистивные стержни расположены параллельно осям промежуточных электродов и подключены к их дискретным элементам с помощью дополнительно введенных токопроводящих стержней.

На фиг. 1 изображен многозазорный управляемый разрядник, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - один из протяженных промежуточных электродов.

Разрядник состоит из (см.фиг.1 и 2) токоподводящих шин 1 и 2 двух протяженных основных электродов с дискретными элементами 3 и 4 и промежуточных протяженных электродов, содержащих один управляющий электрод с дискретными элементами 5 и вспомогательные электроды с дискретными элементами 6, установленные по одну сторону твердого диэлектрика 7. На противоположной стороне диэлектрика 7 установлен обратный токопровод 8, соединенный через нагрузку 9 с токоподводящей шиной 2. Канал 10 инициирующего импульса одним полюсом подключен к элементам 5 управляющего электрода, а другим полюсом - к обратному токопроводу 8. Между шиной 1 и обратным токопроводом 8 включен емкостной накопитель 11. Искровые промежутки между электродами шунтированы резисторами 12 делителя напряжения. Каждый из элементов протяженных промежуточных электродов (см.фиг.3) выполнен в виде шарового сегмента, электрически соединенного с резистивным стержнем 13 с помощью токопроводящего стержня 14. При этом полюс канала 10 инициирующего импульса, подключенный к элементам 5 управляющего электрода, выполнен многожильным и каждая жила 15 подключена к соответствующему из дискретных элементов 5 протяженного управляющего электрода.

Выполнение протяженных электродов в виде ряда дискретно расположенных токопроводящих шаровых сегментов, электрически соединенных с резистивными стержнями 13 с помощью токопроводящих стержней 14, обеспечивает удаление стержней 13 из зоны разряда. Между плоскими основаниями шаровых сегментов и поверхностью диэлектрика 7 образован регулируемый зазор.

Многозазорный управляемый разрядник работает следующим образом.

Рабочее напряжение от емкостного накопителя 11 через токоподводящие шины 1 и 2, обратный токопровод 8 и нагрузку 9 подают на элементы 3 и 4 основных протяженных электродов. Высокоомные резисторы 12 делителя напряжения, шунтирующие искровые промежутки между всеми электродами, распределяют рабочее напряжение между ними. Регулируемые зазоры между плоскими основаниями токопроводящих шаровых сегментов протяженных электродов и поверхностью диэлектрик 7 позволяют регулировать емкости между каждым электродом и обратным токопроводом 8, которые значительно превышают емкость межэлектродных искровых промежутков.

Инициирующий импульс, имеющий крутой фронт, подают на элементы 5 протяженного управляющего электрода по многожильному полюсу канала 10, каждая жила 15 которого подключена к соответствующему токопроводящему элементу. Благодаря значительно большей емкости между шаровыми сегментами каждого протяженного промежуточного электрода и обратным токопроводом 8 по сравнению с емкостью межэлектродных искровых промежутков инициирующий импульс в первый момент создает большое перенапряжение на искровых промежутках, прилегающих к элементам 5 управляющего электрода, вызывая тем самым пробой этих промежутков. После этого напряжение инициирующего импульса прикладывается к следующим искровым промежуткам и т.д., пока не пробьются все искровые промежутки. Таким образом, от боковых поверхностей токопроводящих шаровых сегментов протяженного управляющего электрода в обе стороны, заполняя искровые промежутки между токопроводящими шаровыми сегментами соседних протяженных промежуточных электродов, в направлении к элементам основных электродов pаспространяются каналы инициирующего разряда. После завершения пробоя инициирующим импульсом с элементов 5 упpавляющего электрода на элементы основных электродов, присоединенные к токоподводящим шинам 1 и 2, основные электроды оказываются замкнутыми и между ними по многоканальному пути проходит разрядный ток коммутируемой цепи.

Применение данного разрядника позволяет повысить стабильность многоканального срабатывания благодаря увеличению емкости между электродами и обратным токопроводом.

При этом возможность регулирования зазора между плоскими основаниями токопроводящих сегментов протяженных электродов и поверхностью диэлектрика позволяет при необходимости в большей степени удалять плазменные каналы разрядного тока от поверхности диэлектрика, тем самым обеспечивая уменьшение термического воздействия на диэлектрик и увеличение срока службы разрядника.

Кроме того, при такой конструкции разрядника увеличивается срок его службы благодаря удалению из зоны разряда стержней из резистивного материала. При этом параметры разрядника не нарушаются.

МНОГОЗАЗОРНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий ряд параллельно расположенных протяженных электродов, выполненный каждый в виде соосно раположенных дискретных элементов, размещенных по одну сторону твердого диэлектрика, толщина которого меньше расстояния между крайними электродами, и обратный токопровод, расположенный по другую сторону твердого диэлектрика, причем дискретные элементы крайних из указанных электродов соединены между собой токоподводящими шинами, дискретные элементы промежуточных электродов соединены между собой с помощью стержней из резистивного материала, дискретные элементы одного из промежуточных электродов подключены к жилам одного из полюсов канала инициирующего импульса, другой полюс которого соединен с обратным токопроводом, а искровые промежутки между электродами шунтированы резисторами делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности многоканального срабатывания и повышения долговечности, указанные дискретные элементы электродов выполнены в виде шаровых сегментов, плоские поверхности которых обращены к поверхности указанного твердого диэлектрика и расположены по отношению к ней с зазором, а резистивные стержни расположены параллельно осям промежуточных электродов и подключены к их дискретным элементам с помощью дополнительно введенных токопроводящих стержней.