Управляемый плазменный разрядник Советский патент 1993 года по МПК H01T2/02 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно, к устройствам формирования импульсов напряжения и тока и может быть использовано в высоковольтных импульсных генераторах, в системах формирования заднего фронта импульса высокого напряжения и в схемах защиты радиотехнической и электрофизической аппаратуры от перенапряжений.

Целью настоящего изобретения является улучшение временных характеристик плазменного разрядника.

На приведенном чертеже (фиг. 1) показана конструкция управляемого плазменного разрядника. На фиг.2 приведен чертеж основного электрода, в продольном отверстии которого расположен генератор плазмы (вид А). Управляемый плазменный разрядник содержит два основных противостоящих электрода 1 и 2 изготовленных из меди. В одном из основных электродов 2 в продольном отверстии установлен генератор

плазмы выполненный в виде двух плоскопараллельных пластинчатых электрода 3 и 4, изготовленных из полосок меди длиной 1, 2 см, шириной 0,5 см. Пластинчатые поджигающие электроды 3 и 4 установлены на противостоящих гранях внутренней дополнительной поверхности диэлектрической втулки 7 из оргстекла, выполненной с глухим продольным отверстием,вход которого обращен в сторону промежутка между основными электродами. На удаленном от основного разрядного промежутка конце пластинчатых электродов 3 и 4 расположены дополнительные электроды 5 диаметром 0,4 см, изготовленные из эрозионностойко- го материала эльконайта (70% W + 30% Си). Эти электроды необходимы для локализации в этом месте электрической дуги, возникающей после подачи поджигающего напряжения от блока поджига 6. Расстояние между дополнительными электродами 5 0,15 см, расстояние между пластинчатыми электродами 3 и 4 0,35 см. Эти зазоры

(л

с

00

со о ел о

подбираются экспериментальным путем, исходя из длины основного зазора разрядника и параметров блока питания 6 (его напряжения и ударной емкости). В реализованных условиях при длине основного разрядного промежутка 1 см, напряжение поджига составляло 8-9 кВ, емкость блока поджига в ударе 50 мкФ. Рабочей средой в разряднике служил воздух при атмосферном давлении.

Работа заявляемого управляемого разрядника осуществляется следующим образом. К основному разрядному промежутку, образованному электродами 1 и 2, прикладывается основное напряжение Us амплитудой 6-15 кВ (напряжение Us отрицательной полярности). На поджигающий промежуток, образованный плоскопараллельными пластинчатыми электродами 3, 4 с размещенными на них дополнительными электродами 5 от блока поджига 6 подается поджигающее напряжение Un (полярность Un положительная), что приводит к пробою промежутка между дополнительными электродами 5. Ток поджигающей искры увеличивается во времени и вместе с ним растет собственное магнитное поле которое выталкивает дугу на плоскопараллельные электроды и она перемещается в сторону основного разрядного промежутка между электродами 1 и 2. Скорость выдувания поджигающей дуги в промежуток между основными электродами 1 и 2 дополнительно повышается за счет размещения поджигающих электродов 3 и 4 в диэлектрической втулке 7 из газогенери- рующего материала, благодаря чему в объеме внутреннего отверстия во втулке создается избыточное давление. Дойдя до края электродов 3 и 4 дуга изгибается в сторону основного разрядного промежутка, заполняя его высокоионизированной плазмой, что и вызывает в конечном итоге пробой основного промежутка. Скорость выдувания поджигающий дуги под действием собственного магнитного поля и избыточного давления весьма значительна (достигает единиц километров в секунду) благодаря чему существенно улучшаются временные характеристики разрядника, а эрозионный износ электродов 3,4, 5 незначителен, за счет чего заметно повышается срок службы разрядника.

В таблице приведены результаты измерения быстродействия 13 и стабильности

включения а3 заявляемого разрядника и его прототипа. Испытываемые разрядники коммутировали в режиме короткого замыкания накопительный конденсатор емкостью 48 мкФ, заряжаемый до напряжения 12 кВ.

табл.1 следует, что заявляемый управляемый плазменный разрядник имеет в 1,6-3 раза лучшие временные характера стики по сравнению с разрядником прототипом.

Таким образом, как показали проведенные испытания, заявляемый управляемый плазменный разрядник имеет в 1,6-3 раза лучшие временные характеристики, чем разрядник прототип, что позволяет использовать заявляемый разрядник в высоковольтной импульсной технике микросекундного диапазона, требующей высоких временных характеристик в широком диапазоне изменения рабочего напряжения.

Формул а изобретени я Управляемый плазменный разрядник, содержащий два противостоящих основных электрода, один из которых выполнен с продольным отверстием, в котором установлен генератор плазмы, выполненный в виде двух поджигающих электродов, образующих поджигающий искровой промежуток, подключенный к блоку поджига, отличаю-,

щ и и с я тем, что, с целью улучшения вре-: менных характеристик, поджигающие электроды выполнены в виде притяженных плоских пластин, которые расположены параллельно друг другу на противопостоящих

плоских гранях внутренней боковой поверхности дополнительно введенной диэлектрической втулки, выполненной с глухим продольным осевым отверстием прямоугольного профиля, вход которого обращен

в промежуток между основными электродами, причем по крайней мере один из поджи- гающих электродов выполнен с разрядообразующим выступом, расположенным на участке рабочей поверхности

электрода вблизи дна диэлектрической втулки.

/

/

/шшж

Использование: в устройствах формирования импульсов напряжейия и тока. Существо: поджигающие электроды выполнены в виде протяженных плоских пластин с разря- дообразующими выступами со стороны, противоположной промежутку между основными электродами. 2 ил.

Ui

Й/г./

ffMA