Защитный разрядник Советский патент 1991 года по МПК H01T1/00 

фиг.2.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции искровых разрядников, предназначенных для защиты аппаратуры и линий связи от опасных перенапряжений, и может быть использовано в производстве малогабаритных защитных разрядников.

Цель изобретения - повышение надежности, снижение расхода тугоплавких металлов и уменьшение габаритов.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый разрядник с двумя электродами, аксонометрия; на фиг.2 - разрядник с тремя электродами, продольный разрез.

Защитный разрядник содержит герметичный баллон 1 из диэлектрического материала, в котором с заданным рабочим зазором установлены электроды 2 из материала, устойчивого к воздействию сильноточного газового разряда, укрепленные на параллельных друг другу (в пределах технологических допусков) держателях 3, к которым присоединены проволочныетоковводы 4, герметично установленные в ножке 5 баллона 1, снаружи которого они продолжены выводами 6. Со стороны выводов 6 держатели 3 оканчиваются остриями 7, от которых их ширина непрерывно увеличивается к электродам 2, выше которых держатели 3 другими концами 8 укреплены в изоляторе 9, при помощи которого электродный узел фиксируется внутри баллона 1.

В трёхэлектродном варианте разрядника (фиг.2) средний электрод 2 образует с двумя боковыми электродами два разрядных промежутка, в остальном конструкции по фиг,1 и фиг.2 одинаковы.

Количество токовводов 4, при необходимости подвода больших токов, может быть для каждого электрода 2 больше одного, в этом случае соответствующие наружные выводы 6 соединяются параллельно.

В примерах конкретного выполнения, на которых экспериментально выбрана оптимальная конструкция,стеклянный баллон 1 диаметром 12-18 мм наполнен аргоном под давлением 8-15 КПа. Электроды 2 выполнены в виде таблеток из прессованной и спеченной смеси порошков вольфрама, скандата бария и алюмосиликата цезия с некоторыми добавками. Электроды 2 приварены к держателям 3 из ленты толщиной 0,1-0,2 мм, материал-сталь, никель, другие ферромагнитные сплавы. К держателям 3 приварены токовводы 4 из платинитовой проволоки диаметром 0,3-0,5 мм, герметично запаянные в стеклянную ножку 5, в которой укреплены наружные никелевые выводы 6, рассчитанные на стандартную панель.

Ширина держателей 3 у электродов 2 равна 2-5 мм, непрерывно уменьшается к концам держателей со стороны ввода тока в разрядник, где эти концы представляют

собой острия 7. Если ширина держателя 3 уменьшалась ступенчато, наблюдались случаи фиксации разрядного канала в промежутке между острием 7 и электродом 2, при этом держатель 3 в месте указанной фикса0 ции плавился. На другом конце 8 держатели 3 отогнуты так, что электродный узел закрепляется на слюдяном или керамическом изоляторе 9, который, в свою очередь, закреплен в баллоне 1 при помощи пружиня5 щих элементов.

Такая конструкция обеспечивает постоянство межэлектродного зазора, наименьшее значение которого, определяющее напряжение пробоя, в опытных образцах

0 было равно 1 мм. При таком зазоре его технологический разброс относительно мал, поэтому повторяемость пробивного напряжения у разных образцов достаточно высока, вто же время давление рабочего газа не

5 приходится снижать до значений, ограничивающих срок службы разрядника, при обеспечении заданного заказчиком напряжения пробоя 350 В.

Экспериментально выявлено, что если

0 длина I держателей 3 от электрода 2 до острия 7 была меньше 5 мм, наблюдались случаи пробоя на токовводы 4 с их расплавлением и выходом разрядника из строя. Если указанная длина держателя была

5 больше 8 мм, в некоторых случаях внеэлек- тродный пробой происходил не между остриями 7, а в верхней части электродного узла, например между концами 8, при этом разряд не перебрасывался на электрод 2, а

0 фиксировался в месте возникновения и крепежный узел разрушался. Если указанная длина I была в пределах 5-8 мм, пробои вне межэлектродного зазора происходили только между остриями 7 с перебросом на

5 электроды 2. Исходя из этих экспериментальных данных, оптимальной принята длина I держателей от электрода до заостренного конца 7, равная 5-8 величинам d минимального межэлектродного расстоя0 ния. При этом условии, но если расстояние h между остриями 7 (соответствующее минимальному расстоянию между держателями 3) было больше 5 мм, отмечены случаи пробоев на токовводы 4. Если указанный

5 зазор был меньше 3 мм, частота пробоев между остриями 7 по отношению к общему числу пробоев разрядника заметно увеличивалась по сравнению со статистикой таких пробоев для других образцов и образцы не выдерживали испытаний нч долговечность,

так как на держателях 3 постепенно появлялись неровности, впоследствие препятствующие перебросу разрядного канала с электродам 2, т.е. надежность такой конструкции снижалась. На основании указанных экспериментальных данных признано оптимальным расстояние h между остриями 7, равное 3-5 величинам d межэлектродного расстояния.

Разрядник работает следующим обра- зом.

Электроды 2 выводами б подключаются параллельно защищаемым или элементам аппаратуры, а при защите линий связи один электрод подключается к линии, дру- гой - к заземлению (трехэлектродный разрядник подключается средним электродом к заземлению, а двумя другими к двум линиям). При возникновении перенапряжения между электродами 2 появляется напряже- ние, превышающее напряжение пробоя разрядника, и он пробивается. При этом сопротивление разрядного промежутка падает до долей ома и защищаемая цепь шунтируется, т.е. предохраняется от по- вреждений. После прохождения тока разрядник гаснет, напряжение его пробоя восстанавливается и он вновь готов к срабатыванию. Как правило, пробой происходит между электродами 2, но иногда (примерно в 5% случаев перенапряжения) пробой происходит вне электродов - между нерабочими деталями. Однако в данной конструкции при этом нарушения работоспособности разрядника не происходит.

Данный защитный разрядник не имеет деталей из тугоплавких металлов, кроме электродов, что упрощает и удешевляет производство разрядников в условиях серийного производства. Однако при сниже- нии габаритов примерно в два раза по

сравнению с прототипом данный разрядник надежнее, чем прототип, в котором даже использование тугоплавких металлов для изготовления держателей электродов не исключает разрушения держателей при пробое на них, так как неактивированный тугоплавкий металл недостаточно устойчив к воздействию сильноточного разряда, В случае же данного разрядника разрушения держателей или других вспомогательных деталей при внеэлектродном пробое не происходит, что подтверждено при испытаниях опытных образцов на долговечность. Формула изобретения Защитный разрядник, содержащий наполненный рабочим газом баллон, в котором расположены по меньшей мере два электрода из активированного материала, установленные на держателях, расположенных параллельно друг другу и соединенных с расположенными внутри указанного баллона токовводами, герметично соединенными с наружными выводами, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, снижения расхода тугоплавких металлов и уменьшения габаритов, в нем держатели выполнены в виде пластин из ферромагнитного материала, ширина которых на участках, не перекрывающихся с соответствующими электродами и обращенных в сторону расположения токовводов, непрерывно уменьшается в направлении к наружным выводам так, что держатели образуют на концах указанных участков острия, причем длина I, указанных участков держателей и расстояние h между остриями соседних держателей выбраны в зависимости от величины d межэлектродного расстояния в соотношениях

J d

5-8; 4г 3-5. d

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности, снижение расходов тугоплавких металлов и уменьшение габаритов. Держатели электродов выполнены в виде пластин, ширина которых непрерывно уменьшается в направлении от электродов к наружным выводам. Свободные концы держателей образуют острия. 2 ил. t