Искровой разрядник Советский патент 1991 года по МПК H01T2/00 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам для сокращения длительности фронта нарастания передаваемого к нагрузке импульсного напряжения, в частности к разрядникам-рбострителям, быстроподключающим нагрузку к источнику, когда напряжение на источнике достигает значений, близких к максимальному.

Целью изобретения является повышение электрической прочности и обеспечение возможности регулирования рабочего напряжения искрового разрядника без изменения длины зазора между основными электродами.

На чертеже показаны искровой разрядник и электрические схемы его включения.

Высоковольтный электрод 1 и заземленный электрод 2, выполненные в виде полос, установлены на диэлектрике 3, с обрат ной стороны которого расположена токо- проводящая пластина 4 электрически соединенная с заземленным электродом 2 К высоковольтному электроду 1 подключен импульсный выход накопителя 5 энергии, собранного, например, по схеме Аркадьеяа- Маркса К заземленному электроду 2 м пластине 4 подключена нагрузка 6. Над по верхностью диэлектрика 3 по всей ширине разрядного промежутка установлен коронирующий электрод 7, например, в виде набора острий. Электрод 7 соединен с цепью подачи постоянного зарядного напряжения накопителя энергии 5. Сам электрод 7 выполнен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности диэлектрика 3.

Разрядник работает следующим обра зом

О IU1 Ы

J9

я.

а-й

При зарядке накопителя 5 энергии на коронирующий электрод 1 подается постоянное зарядное напряжение (-U3ap). В результате между электродом 7 и поверхностью диэлектрика 3 возникает коронный разряд. Поскольку рабочая среда разрядника - воздух (электроотрицательный газ), при отрицательной короне в нем происходит образование отрицательных ионов, подвижность которых на два-три порядка меньше подвижности свободных электронов, Отрицательные ионы из чехла короны дергаются по силовым линиям и осаждаются на поверхность диэлектрика 3, образуя поверхностный заряд, При срабатывании накопителя 5 энергии потенциал на высоковольтном электроде 1 возрастает до значения, определяемого электрической прочностью разрядного промежутка. Появление же отрицательных ионов затрудня- ет формирование пробоя разрядника, существенно повышая пробивное напряжение.

Повышение электрической прочности разрядного промежутка определяете , плот- ностью поверхностных зарядов о и начинает сказываться при условии ,7(ТКр .. Уровень Окр зависит от соотношения плотности потока осаждаемых на диэлектрике 3 отрицательных ионов к величины поверх- ностной утечки заряда на электроды S и 2. Эти параметры определяются соответственно напряженностью электрического поля Е у коронирующего электрода 7 и удельным поверхностным сопротивлением PS диэлектрика 3. Эффект запирания разрядного промежутка надежно проявляется, если баланс между этими величинами позволяет выполнить условие . Условие a okp справедливо для диэлект- риков с ps 5:10 Ом при напряжеино- стях поля Е 3 106 В/см. Последнее требование позволяет определить радиус г коронирующего электрода 7 по приложенному к нему напряжению U:

г

U Е

Для регулирования порога пробоя °0 разрядника коронирующий электрод 7 выполнен с возможностью перемещения над поверхностью диэлектрика 3, тем самым

0 5 0

5 0 5 0

5

0

меняется интенсивность потока отрицательных ионов, осаждающихся на поверхность диэлектрика 3. Перемещение коронирующего электрода 7 в горизонтальной плоскости относительно поверхности диэлектрика 3 не приводит к изменению порога пробоя разрядника. Единственное требование по месту расположения коронирующего электрода 7 в горизонтальной плоскости - отсутствие прямых пробоев по воздуху между высоковольтным электродом 1 и коронирующим электродом 7 при срабатывании накопителя 5 энергии,

Использование предлагаемого искрового разрядника позволяет при сохранении всех достоинств применения скользящего разряда для коммутации больших импульсных токов существенно повысить рическую прочность разрядного промежутка и обеспечить возможность регулирования рабочего напряжения, расши- ряя область применения данного разрядника в мегавольтных генераторах и сильноточных наносекундных ускорителях.

Формула изобретения Искровой разрядник, содержащий высоковольтный и заземленный основные протяжаччые электроды, размещенные на одной стороне диэлектрика, толщина которого меньше минимального расстояния между основными электродами, и токопро- водящую пластину, установленную на другой стороне диэлектрика и подключенную к заземленному основному электроду, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности и обеспечения возможности регулирования рабочего напряжения без изменения длины зазора между основными электродами, он снабжен протяженным коронирующим электродом с отрицательной короной, установленным над поверхностью диэлектрика в промежутке между основными электродами с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности диэлектрика, причем указанный диэлектрик выполнен с удельным поверхностным сопротивлением р$ 1012 Ом, а радиус кривизны коронирующего электрода выбран из условия обеспечения напряженности Е электрического поля на поверхности электрода Е 3-106В/см.

Изобретение относится к высоковольт ной импульсной технике. Цель изобретения - повышение электрической прочности и обеспечение возможности регулирования рабочего напряжения Над поверхностью диэлектрика, на которой расположены два основных эпемро да, установлен коронирующий электрод г возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном поверхности лу.э- лектрика При подаче на коронирующий электрод отрицательного потенциапа от ис точника постоянного напряжения на поверхности диэпектрика осаждаются отрицательные ионы, препятствующие возникновению разряда между основными электродами разрядника 1 ил