УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИСКРОВЫМ ПРОМЕЖУТКОМ Советский патент 1968 года по МПК H01T15/00 

Предлагаемое устройство предназначено для управления искровым промежутком, служащим, например, для включения источника высокого напряжения переменного тока в заданную фазу или для его синхронного подключения при испытании коммутационных аппаратов и, в частности, при испытании высоковольтных выключателей от параллельно работающих ударного генератора и сети.

Известные устройства для управления искровыми промежутками содержат два электрода со встроенным в один из них плазменным инжектором (разрядником), вспомогательный искровой промежуток, питающий конденсатор и сопротивление.

Такие устройства сложны по конструкции и имеют низкую прочность камеры инжектора.

Отличием предлагаемого устройства является то, что длина и диаметр канала инжектора выбраны такими, чтобы активное сопротивление ионизированного в канале газа было равно волновому сопротивлению разрядной цепи.

Это повышает эффективность использования энергии питающего конденсатора.

Для возбуждения разряда в канале инжектора при напряжении питающего конденсатора ниже пробивного в основной инжектор встроен вспомогательный, соединенный с вспомогательным питающим конденсатором.

Каждый из указанных инжекторов снабжен расширяющим соплом, например Лаваля, это увеличивает длину коммутирующего промежутка и снижает время запаздывания.

Для подключения питающих конденсаторов основного и вспомогательного инжекторов использован один искровой промежуток, в результате чего упрощается схема пуска и повышается надежность устройства в работе.

Предлагаемое устройство предназначено для коммутации промежутков, выдерживающих высокое переменное напряжение между электродами (в общем случае более 100 кв), в любой момент времени при значениях напряжения от амплитудного до нескольких десятков вольт. Коммутация осуществляется струей ионизированного газа, направленной в пространство между электродами искрового промежутка. Генерация ионизированного газа происходит в плазменном инжекторе, встроенном в один из электродов.

Степень ионизации газа, его температура и, следовательно, давление в канале инжектора зависят от вводимой мощности, максимальная величина которой в RLC-цепи, равная

может быть введена в омическую нагрузку (искру) только при активном сопротивлении искры, равном волновому сопротивлению разрядного контура

В формулах 1 и 2

U_c - потенциал заряда конденсатора,

L и С - индуктивность и емкость разрядной цепи,

R_ис - активное сопротивление искры.

Активное сопротивление остальной цепи считается ничтожно малым, по сравнению с R_иc.

В этих условиях объем газа, ионизированного в канале инжектора, определяется энергией питающего конденсатора и зависит от расстояния между электродами искрового промежутка, а форма канала инжектора (соотношение между длиной и диаметром) определяется активным сопротивлением искры в нем.

Соотношение (1) ясно указывает на необходимость иметь максимально возможное напряжение заряда конденсатора и минимальную индуктивность разрядной цепи. Практически и экономически целесообразные напряжения, приемлемые по конструктивным соображениям и учитывающие номенклатуру выпускаемых конденсаторов и малоиндуктивных кабелей, ограничиваются 30-50 кв. В этом случае длина канала инжектора, имеющего объем, достаточный для коммутации промежутка длиной более 100-200 мм, получается значительно большей, чем необходимо для пробоя указанным выше напряжением.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Искровой промежуток состоит из двух полусферических (может быть и другая форма) электродов 1 и 2, в один из которых встроек плазменный инжектор 3. Инжектор состоит из корпуса 4, представляющего собой стеклоэпоксидный цилиндр, изоляционной камеры 5, выполненной из винипласта, и электрода 6. В электрод 6 встроен вспомогательный инжектор 7, имеющий изоляционную втулку 8 и регулируемый электрод 9. Основной 10 и вспомогательный 11 конденсаторы заряжаются от выпрямительной установки ВУ через сопротивления 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

При пуске вспомогательного искрового промежутка 14 конденсаторы 10 и 11 подключаются соответственно к электродам основного и вспомогательного инжекторов.

Размеры канала 15 основного инжектора определяются параметрами искрового промежутка (расстояние между электродами 1 и 2, время запаздывания), энергией, накапливаемой конденсатором 10 (0,5 ) и индуктивностью разрядной цепи (10-1-6-14-10).

Расстояние между электродами вспомогательного инжектора выбирается в зависимости от напряжения заряда конденсатора 11. После пуска вспомогательного искрового промежутка первым срабатывает вспомогательный инжектор и вызывает срабатывание основного.

Вспомогательный и основной инжекторы для повышения скорости истечения газа выше критической (скорости звука) снабжены расширяющимися соплами 16 и 17. Это позволяет, кроме снижения времени запаздывания получить более длинную струю выхлопа ионизированных газов, а следовательно, коммутировать более длинные промежутки при определенной энергии питающих конденсаторов 10 и 11.

1. Устройство для управления искровым промежутком, работающим в схеме включения высокого напряжения переменного тока в заданную фазу, содержащее два электрода с встроенным в один из них плазменным инжектором, вспомогательный искровой промежуток, питающий конденсатор и сопротивление, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности использования энергии питающего конденсатора, длина и диаметр канала инжектора выбраны такими, чтобы активное сопротивление ионизированного в канале газа было равно волновому сопротивлению разрядной цепи.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью возбуждения разряда в канале инжектора при напряжении питающего конденсатора ниже пробивного, в основной инжектор встроен вспомогательный, соединенный с вспомогательным питающим конденсатором.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью увеличения длины коммутируемого промежутка и снижения времени запаздывания, каждый из указанных инжекторов снабжен расширяющимся соплом, например, соплом Лаваля.

4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы пуска и повышения надежности, для подключения питающих конденсаторов основного и вспомогательного инжекторов использован один искровой промежуток.