Вакуумный разрядник Советский патент 1991 года по МПК H01T1/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для коммутации больших токов, в частности к управляемым вакуумным 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, возникающих на линиях связи, и в качестве защитных разрядников в энергетике.

Цель изобретения - повышение ресурса путем обеспечения равномерного износа выступов по высоте при длительных импульсах тока.

На фиг. 1 представлен вакуумный разрядник, продольный разрез; на фиг. 2 - выступы электродов с плоскопараллельными рабочими поверхностями, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, с коаксиальными рабочими поверхностями; на фиг. 4 - плоская развертка сечения выступов электродов цилиндрической поверхностью, ось которой расположена по оси разрядника.

Вакуумный разрядник содержит два основных электрода 1 и 2, снабженные выступами 3 и 4 соответственно, плоскопараллельными или коаксиальными рабочими поверхностями, расположенными одна от другой на расстоянии Л. Расстояния от рабочей поверхности выступов электродов до их геометрической оси изменяются по длине выступа от величины г до величины г%, причем отношение лежит в пределах 1,1 - 2,0. Электроды герметично соединены с керамическим корпусом 5. Управляющий электрод 6 изолирован от основного электрода i с помощью керамической втулки 7, герметично соединенной с основным электродом 1 и с токоподводящим стержнем управляющего электрода 6.

Разрядник работает следующим образом.

При коммутации разрядника по каждому выступу 3 и 4 течет ток /, а по дугам между выступами течет ток г/2. Расстояние от геометрической оси выступа до опорных точек дуги изменяется в пределах от г до г г- Магнитное поле в зазоре длиной h между выступами от тока, текущего по выступам, направлено поперек тока в дуге и перемещает ее вдоль осей выступов.

Направления магнитных потоков В и В2 от токов в выступах 3 и 4 противоположные,

(Л

ОЭ 4 4.

to

поэтому результирующее поле может иметь различный знак в зависимости от соотношений расстояний Г и rg и расстояний а к а.2 от опорных точек дуги до торца основного электрода 1 и торца основного электрода 2 соответственно.

Когда , и , дуга будет неподвижной, но при малейшем нарушении одного из этих равенств дуга сместится вдоль оси выступа и магнитное поле погонит ее дальше от положения равновесия. Таким образом, положение дуги в средней части выступа электродной системы является неустойчивым, и дуга будет всегда стремиться к концам выступов, что приведет к их усиленному разрушению.

Сила F, действующая на дугу с учетом магнитных полей токов соседних выступов 3 и 4, может быть вычислена в соответствии с выражением

Р-Н га -ггП+У14 |//12 )-| 4я Ј 2 Ш1 Г1.а2(1+Л/а,гЛ У

где ц.о - магнитная проницаемость.

Анализ этого выражения показывает, что если выражение в квадратных скобках больше единицы, то логарифм положителен и положение дуги неустойчиво. Если выражение в квадратных скобках равно единице, то равнодействующая сил, действующих на дугу, равна нулю и дуга неподвижна. Если выражение в квадратных скобках меньше единицы, то дуга из любого положения возвращается в точку равновесия. Случай первый, как указывалось выше, приводит к выбросу дуги на концы выступов и к их усиленному разрушению, что нежелательно. Третий случай также неблагоприятен, так как дуга будет разрушать среднюю часть выступов.

Наиболее предпочтительным следует признать случай, когда на дугу не действуют силы независимо от ее положения на выступах. В этом случае дуга свободно распреде

ляется на всю поверхность выступов и равномерно их изнашивает.

Таким образом, меняя соотношение между параметрами т и г2 выступов электродов по их длине, можно добиться равенства нулю продольной силы, действующей на дугу. Расчеты показали, что это соотношение может меняться в пределах 1,1-2,0; здесь

меньший предел отношения - соответствует минимальной длине дуги, а с увеличением длины дуги отношение Ј возрастает. В этом

диапазоне величины дуга будет протекать по всей длине выступа, а при максимизированной площади минимальных расстояний между поверхностями - по всей этой площади, что существенно повысит ресурс работы разрядника. Выполнение рабочих

0 поверхностей выступов плоскопараллельными или коаксиальными также уменьшает их износ.

Формула изобретения

Вакуумный разрядник, содержащий два соосных основных электрода с расположенными по окружности выступами на обращенных друг к другу торцах, направленными вдоль оси электродов, между обращенными друг к другу рабочими боковыми поверхкостями которых образованы искровые промежутки, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса путем обеспечения равномерного износа выступов по высоте при длительных импульсах тока, обращенные одна к другой рабочие поверхности выступов

выполнены плоскопараллельными или коаксиальными, выступы выполнены с переменной по высоте выступа площадью поперечного сечения, причем отношение максимального г и минимального г2 расстояний от геометрической оси выступа до рабочей поверхности выступа выбрано в пределах 1,1

.

Г2

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение ресурса путем обеспечения равномерного износа выступов по высоте при длительных импульсах тока. За счет выполнения выступов электродов с переменной площадью поперечного сечения по высоте обеспечивается прртекание разрядного тока по всей высоте J a6o4efl поверхности выступов. 4 ил.

Фиг. 1

Ол Гъ

Раг. Z

ruri

Фиг. J