Управляемый разрядник Советский патент 1993 года по МПК H01T2/02 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно, к устройствам для формирования импульсов напряжения и тока и может быть использовано в высоковольтных генераторах, в сильноточных ускорителях заряженных частиц и в источниках тормозного рентгеновского излучения.

Известен управляемый разрядник, содержащий два противостоящих электрода, в одном из которых в продольном отверстии установлен стержневой управляющий электрод, торцевая часть которого выполнена с продольным отверстием. Данный разрядник прост в изготовлении и эксплуатации, имеет высокие временные характеристики и широкий диапазон рабочих напряжений при умеренных параметрах поджигающего напряжения.

Известен также выбранный нами за прототип управляемый разрядник, содержащий два противостоящих основных электрода, один из которых выполнен с

продольным отверстием, в котором расположен управляющий электрод, выполненный с рабочей острой кромкой, закрепленный на валу вращения, установленном с возможностью поворота в держателе.

Недостатком данного управляемого разрядника в условиях коммутации сильноточных электрических цепей является невысокий срок службы, обусловленный быстрым эрозионным износом рабочей сети управляющего электрода.

Целью изобретения является повышение срока службы управляемого разрядника.

Указанная цель достигается тем, что в управляемом разряднике, содержащем дза противостоящих основных электрода, один из которых выполнен с продольным отверстием, в котором расположен управляющий электрод, выполненный с рабочей острой кромкой, закрепленный на валу вращения. установленном с возможностью поворота в держателе, согласно заявляемого предлоVI

сэ

00

к

Os

жения, продольное отверстие основного электрода выполнено в виде щелевого паза, управляющий электрод выполнен в виде диска с кольцевой острой кромкой на боковой поверхности, установленного в указанном щелевом пазу так, что торцевые поверхности диска расположены параллельно противостоящим стенкам паза, а острая кромка обращена в промежуток между основными электродами, причем вал вращения расположен по геометрической оси. диска. Кроме того, основной электрод с продольным отверстием выполнен с дополнительными продольными отверстиями, выполненными также в виде щелевых пазов, в которых установлены дополнительно введенные аналогичные дисковые управляющие электроды с острыми кромками, закрепленные на указанном валу вращения.

На фиг. 1 показана конструкция управляемого разрядника; на фиг. 2 - основной электрод, в котором установлен управляющий электрод (вид А); на фиг. 3 - разрез Б-Б управляющего электрода с держателем; на фиг. 4 - конструкция управляемого разрядника по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 5 - основной электрод, в котором установлены в отдельных щелевых пазах дисковые управляющие электроды (вид В).

Управляемый разрядник содержит два противостоящих основных электрода 1, 2, изготовленных из латуни (диаметр электродов 6 см). В щелевом пазу в одном из электродов 2 установлен управляющий электрод 3, выполненный в виде заостренного диска, обращенного острой кромкой в основной разрядный промежуток. Диаметр дискового управляющего электрода 3-2 см, толщина 0,2 см, радиус скругления острой кромки 0,03 см. Управляющий электрод 3 установлен в держателе 4. выполненном в виде вилки и расположенном в проходном изоляторе 5. Управляющий электрод 3 и держатель 4 изготовлены из стали, ось 6, на которой закреплен управляющий электрод 3, изготовлена из меди. Рабочей средой в разряднике служит смесь азота с криптоном (20 % Кг + 80 % N2) при давлении 0,5 МПа. Длина основного промежутка разрядника 0,9 см, основное напряжение Ua 50 кВ, что составляет 0,6 от напряжения направляемого пробоя 1)Сл. Запуск разрядника осуществляется импульсом напряжения положительной полярности Un (полярность Us отрицательная) амплитудой 20 кВ с длительностью переднего фронта 20 не.

Работа заявляемого разрядника осуществляется следующим образом. К основному разрядному промежутку, образованному электродами 1 и 2. прикладывается постоянное напряжение U3отрицательной полярности. На управляющий электрод 3, выполненный в виде заостренного диска и установленный в держателе 4, отделенном от 5 основного электрода 2 изолятором 5, подается поджигающее напряжение Un с полярностью, противоположной полярности основного напряжения U3. В результате чего вблизи участка острой кромки управляющего

0 электрода 3, обращенного в основной разрядный промежуток, реализуется существенное усиление электрического поля, приводящее сначала к пробою промежутка между электродами 1 и 3, а затем (или одновременно с

5 этим) и к пробою промежутка между электродами 2 и 3, что и оканчивает замыкание между электродами 1 и 2, соответствующее срабатыванию разрядника. После износа участка острой кромки электрода 3. находящегося в

0 рабочей зоне разрядника, производится поворот дискового управляющего электрода 3, закрепленного на оси 6, таким образом, чтобы в рабочий промежуток был обращен еще неизношенный участок острой кромки уп5, равляющего электрода 3. По мере износа и этого участка острой кромки производится очередной поворот диска и т. д. до тех пор, пока не произойдет износ всей острой кромки. Этим существенно повышается срок

0 службы разрядника при сохранении на всем протяжении его работы высоких временных характеристик.

Однако при увеличении энергии, коммутируемой управляемым разрядником, суще5 ственноувеличивается износ острой кромки управляющего электрода 3, что приводит к уменьшению срока службы управляемого разрядника. Поэтому для повышения срока службы заявляемого разрядника в этих ус0 ловиях на оси 6 устанавливаются дополнительные дисковые управляющие электроды 7, каждый из которых размещается в отдельном продольном отверстии в виде щелевого паза. Все управляющие электроды (и 3, и 7)

5 закреплены на одной оси 6 и при ее вращении наблюдается одновременный поворот электродов 3, 7. Благодаря наличию дополнительных управляющих электродов 7 в зависимости от режима работы управляемого

0 разрядника происходит либо многоканальный пробой разрядника, либо поочередное участие в коммутации управляющих электродов 3 и 7. И в том, и в другом случае заметно снижается эрозионный износ уп5 равляющих электродов.

В таблице приведены результаты измерения срока службы N заявляемого разрядника по п. 1,и по п. 2 формулы изобретения и для разрядника прототипа. Коммутируемая разрядниками энергия составляет 45 Дж за

импульс, а управляющие электроды изготавливались из дюралюминия.

Как следует из таблицы, заявляемый разрядник, выполненный по п. 2 формулы изобретения,, имеет более чем в 1,5 раза более высокий срок службы;чем разрядник по п. 1 формулы изобретениями более чем в 8 раз более высокий срок службы.,чем разрядник-прототип.

Таким образом как показали проведенные испытания, заявляемый управляемый разрядник имеет в 6-8 раз более высокий срок службы в сравнении с разрядником прототипом, что позволяет использовать управляемый разрядник в системах, рассчитанных на длительную работу, например, в устройствах с повышенной частотой включения.

Формула изобретения

1. Управляемый разрядник, содержащий два противостоящих основных электрода, один из которых выполнен с продольным отверстием, в котором расположен управляющий электрод, выполненный с рабочей

острой кромкой, закрепленный на валу вращения, установленном с возможностью поворота в держателе, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы,

продольное отверстие основного электрода выполнено в виде щелевого паза, управляющий электрод выполнен в виде диска с кольцевой острой кромкой на боковой поверхности, установленного в указанном щелевом пазу так, что торцевые поверхности диска расположены параллельно противостоящим стенкам паза, а острая кромка обращена в промежуток между основными электродами, причем вал вращения расположен по геометрической оси диска.

2. Разрядник поп. 1,отличающий- с я тем, что основной электрод с продольным . отверстием выполнен с дополнительными продольными отверстиями,

выполненными также в виде щелевых пазов, в которых установлены дополнительнс введенные аналогичные дисковые управля ющие электроды с острыми кромками, закрепленные на указанном валу вращения.

Фиг. 5

Редактор Н. Пигина

Составитель Н. Капишников

Техред М.МоргенталКорректор И. Шмакова

Использование: в высоковольтной импульсной технике. Сущность: в щелевом пазу одного из основных электродов установлен управляющий электрод, выполненный в виде диска с кольцевой острой кромкой на боковой поверхности. Торцовые поверхности диска расположены параллельно противостоящим стенкам паза. Диск установлен на валу вращения, расположенном на геометрической оси диска. 1 з. п. ф-лы, 5 ил. 1 табл.