Способ управления игнитронным разрядником Советский патент 1985 года по МПК H01J13/32 

со со

00

о

1

Изобретение относится к области электронной техники, конкретнее к способам управления мощными игнитронными разрядниками, используемыми в генераторах мощных импульсов тока и системах защиты радиоэлектронной аппаратуры большой мощности.

Целью изобретения является j повышение срока службы прибора и расширение частотного диапазона.

На чертеже приведена схема, реализующая способ.

Игнитронный разрядник 1 содержи анод 2, анодный изолятор 3, цилиндрический корпус 4, катод 5 из жидкой ртути и поджигатель 6.

До подачи напряжения на электроды разрядника катод 5 и часть корпуса 4 не уровня жидкой ртути охлаждают до водой, пропускаемой по рубашке 7 охлаждения. Анод нагревается нагревателем (не показан), что приводит к иключению конденсации ртути на его поверхности и поверхности изолятор 1

Часть корпуса 4 вьш1е уровня токоприемной поверхности 8 анода 2 и ниже его на высоту не менее трех величин зазоров между боковой поверхностью анода и корпуса поддерживают при 90-200°С.

Нагрев прианодной части корпуса осуществляют непосредственно водой, предварительно подогретой и пропускаемой по рубашке 9. Нагрев изолятора 3 осуществляют также за счет теплопередачи от корпуса через пары ртути, атмосферный воздух и материал изолятора. В дальнейшем, во время работы разрядника в частотном режиме анод 2 разогревается до температуры выше , поэтому изолятор 3 будет подогреваться и за счет теплопередачи от анода 2.

После установления заданного температурного режима на анод и поджигатель разрядника периодически подают импульсы напряжения. Подача импульсов напряжения на анод 2 осуществляется с помощью цепи заряда накопителя энергии (конденсаторной батареи или формирующей линии). Цепь заряда обеспечивает автоматическую подачу напряжения на анод после разряда накопителя. Для подачи импульсов напря93736

женин на поджигатель 6 используется импульсный генератор. После подачи импульса на поджигатель в игнитроне зажигается дуговой разряд, приводящий к разряду накопителя энергии на нагрузку.

Возможны различные реализации способа управления игнитронным разрядником кроме той, которая

10 указана на чертеже. Например, можно обеспечить температуру при-, анодной части корпуса и анодного изолятора 90-200°С путем их обдува подогретым воздухом или путем их

5 нагрева подогретым минеральным маслом.

Выбранная зона нагрева корпуса и анодного изолятора до 90-200С находится в области разрядника с

20 повьшденной напряженностью электрического поля. В электродных системах, типа тех, которые реализуются в игнитронных разрядниках, напряженность электрического поля может достичь критического значения.для пробоя по микрокапиллярному механизму (2 10 В/см) в области анодного изолятора и на прианодной корпуса выше токоприемной

3Q поверхности анода и ниже ее на высоту не менее трех величин зазоров между боковой поверхностью анода и корпусом. Однако удаление нижней границы зоны нагрева от анода не должно превышать расстояния между катодом и анодом во избежание нагрева ртутного катода и повышения давления паров ртути сверх допустимого значения.

Выбор температуры катода и прикатодной части корпуса в диапазоне обеспечивает получение в разряднике необходимой плотности ртутного пара, при которой разрядник

стабильно запускается и нет обрьгеа тока в проводящую часть периода.

Так как остальные узлы ихнитронного разрядника находятся при гораздо более высокой температуре, роль поверхности конденсации в основном выполняет поверхность жидкого ртутного катода 5. Некоторая часть паров также конденсируется на поверхности корпуса, находящейся 5 между рубашками 7 и 9 охлаждения. Температура анодного изолятора и прианодной части корпуса превосходит температу1 у конденсации ртути

(точку росы) при рабочем давлении разрядника до момента первой подачи анодного напряжения, а также в значительную часть послеразрядного периода ). За время коммутации импульса тока давление паров ртути в разряднике возрастает из-за импульсного разогрева ртутного катода и наличия паровых струй из катодных пятен, поэтому температура конденсации всегда превосходит температуру изолятора и прианодной части корпуса (). Однако после окончания импульса тока давление пара резко снижается из-за разлета пара к стенкам, а температура изолятора и прианодной части корпуса начинает превосходить температуру конденсации пара. Тактл образом, высокая температура прианодных узлов приводит к снижению д Т или изменению знака по сравнению с известным способом управления и уменьшению вероятности образования микрокапель в области с высокой напряженностью электрического поля, а следовательно, повышению электрической прочности игнитройного разрядника и расширению частотного диапазона.

Величина нижнего порога режима 90 С выбрана на основе данных экспериментальных исследований. При увеличении температуры прианодных узлов .сверх 35 с вероятность ёаМопроизвольных срабатываний разрядника значительно снижаетсяj а при 90-200 с она практически равна нулю, так как эта температура превосходит температуру конденсации ртути. Рекомендуемый диапазон температур составляет 90-200 С. При более высоких температурах происходит газовьщеление из деталей разряд ника и ухудшение его параметров.

Конкретная величина температуры

прианодной части корпуса и анодного изолятора определяется тепдофизическими характеристиками теплоносителя и материала изолятора, а также выбранньа способом нагрева.

Данный температурный режим обеспечивает стабильную работу игнитронных разрядников при повышенных частотах следования импульсов также благодаря более быстрой деионизации послеразрядной плазмы, и, следовательно, более быстрого восстановления электропрочности. Уменьшению плотности пара в прианодной

области разрядника также способствует то, что ртуть, попадающая, во .время коммутации тока на поверхность нагретых до температуры свыше 90 С изолятора и корпуса, мгновенно испаряется вновь и создает поток пара, направленный встречно к потоку идущему от катода.

Реализация предлагаемого способа позволит повысить частоту следования импульсов разрядника ИРТ-3 с,16 до 200 Гц. .

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ.ИГНИТРОННЫМ РАЗРЯДНИКОМ, включающий периодическую подачу импульсов напряжения на анод и поджигатель разрядника, охлаждение катода и прикатодной части корпуса до 5-35°С и нагрев анодного изолятора до температуры Т, превышающей температуру конденсации ртути, и ниже температуры газовцделения, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы прибора и расширения частотного диапазона, дополнительно нагревают до температуры Т прианодную часть корпуса вьш1е уровня, отстоящего от анода (Л в сторону катода на расстоянии, не менее трех величин зазЬррВ1 между с боковой поверхностью анода и- корпусом.