УПРАВЛЯЕМЫЙ РАЗРЯДНИК С ТВЕРДЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ Советский патент 1970 года по МПК H01J17/22 

Изобретение относится к имнульсной технике сильных токов, в частности к управляемым аппаратам, осуществляющим включение нагрузки на напряжение, и преимущественно может быть использовано в тех областях техники, где требуется обеспечить как малый разброс времени вклЕочения, так и значительную скорость нарастания тока в электрической неии при больших значения.х. коммутируемого тока и напряжения. Известен разрядник, ком мутирующий токи порядка 2-10, а при Напряжении 30 кв, собственная индуктивность которого не превышает 3 см. Его электроды помещаются в вакуу.мную камеру, которая непрерывно откачивается до давления тор, а за1пуск разрядника осуществляется с помощью плазменной пушки типа Бостнка, инжектирующей сгусток плазмы в межэлектродное пространство. Недостатком разрядников этого тина является сложность конструкции и лромоздкость, вызванная нео.бходнмостью иметь форвакуумную систему, а также систему подачи элегаза, который для усиления наружной нзоляцин запол;няет под избыточным давлением пространство между корпусом и ва-куумл-ой камерой. Использование в качестве инициирующего устройства пущки типа Бостика не способствует уменьшению разброса во времени его включения из-за плохой воспроизводи.мости ее срабатывания. Другой известный ти1П малои;ндуктп;вного разрядника, коммутирующий ток 1,2-10 а при напряжении 40 кв, нредстаъляет собой две медные щииы, разделенные листом твердой изоляции. На одной из Ш1гн имеется отверстие, в котором монтируется небольшой заряд взрывча того вещества. Инициирование разряда осуществляется путем взрыва заряда, разрушающего изоляцию межд;у щинами. Иов)еждеи,ный изолящюниый лист после каждого срабатывания разрядника заменяется новым. Недостатком таких разрядников является также неудобство в экоплуатацни, связанное с необходимостью после каждого срабатывания устанавливать помимо нового изоляционного листа заряд взрывчатого вещества. Кроме того, этот тии разрядника имеет большой временной разброс в срабатывании в случае, когда требуется осуществить коммутацию при малой (десятки вольт) разности потенциалов на электродах разрядника. Применение взрывающихся проволочек вместо капсюлей детонаторов дает большие времена разброса срабатывания даже при больших разностях потенциалов на межэлсктродном промежутке.

Цель изобретения- дальнейшее улрощение конструкции и эксплуатации разрядников, улЗЧшение их зксплуатационных характеристик- 1а1ксимальных величин коммутируемого така и наИряжения, уменьшения индуктивности И временного разброса ири .сра.батывании. Предлагаемая конструкция )азрЯ|Дннка дает аозмолшость коммутировать большие токи также нри малых (несколько десятков вольт) напряжениях, что имеет немаловажное значение в осуществлении режимов «закороткн, нунтирующих а1ипаратуру при пробсе в момент .максимума тока в цепи.

Цель достигается введением в коиструкцно разрядников с твердым диэлектриком и-ни,щшрующего устройства, которое включает в себя электродную -систему специальной формы, конденсатор или батарею конденсаторов запуска, разрядник поджнга и. блок шуска.

Прн разряде конденсаторов запуска на систему электродов сл1сциальной формы нници 1рующего устройства ВнутрИ нослеЛНей образуется благодаря токам .выноса плазменная струя и .мощная .направлеииая ударная волна, которая, падая иа твердую нзолущию разрядгигка, ломает её и одщовре.менно нспаряет, приче.м испарившийся материал ъместе с плаз.менной струей выносится с большой скоростью из .межэлектродного пространства. В результате разрушения диэлектрика 1происхюднт б1)1стрый пробой, плаз.менная струя в.месте с испарившимся материалом изоляция за.мы1;ает электроды разрядиика на площади, .большей раэрушеиной .плошайи диэлактрдака, а потому разрядный ток течет в канале, абладающел( очень .низким активны.м со противлением и индуктивностью.

На фит. 1 агохазаИ Иредлагае.мый ра.зр1яД|ИИ1к и приведена электрическая схе.ма пуска; иа фит. 2 -nipiHaiiUjHin дей|С1 Б1ИЯ ин1И1ЦИ(и1рующего устройства. Существенной особенностью данного типа разрядника я-вляется тонкий слой изолирующего материала /, помещенный ме.ж:( высоковольтным электро.дом разрядника 2 и электродом 3, иаходящнмся под .нулевым потенциалом. В центре последнего находится электродная система онециальиой формы, прием внешний ее электрод (сопло) 4, верхняя часть которого представляет собой цилищдр, а инжлпя- конус, составляет единое целое с электрсао.м разрядника 5, а центральный элактр ад 5, о1СТ р:и€ которого (Нахадишся В наа- оолее уакой части конуса сопла, через разрядник паджига 6 присоединяется к конденсатору запуска 7. Нагрузка 8, батарея коЕденсато)ов 9 -и предлагаемый разрядник обра.зуют рабочую цепь. Конденсатор запуска и рабочая батарея конденсаторов через зарядные сопротявления 10 И П присоедин-яются к источнику высокого напряжения-к клеммам 12 я 13.

Блок пуска 14 вырабатывает высоко-вольтт .;ый импульс, запускающий разрядник поджига, и комденсатор запуска оказьгоается подключенным непосредственно к электродам 4 и

5 инициирующего устро/ктва. Цробой происхадит вблизи острия центрального электрода. Газ, заполняющий сошлю, иоиизируется, и разрядный ток соответствующей а мплитзды иротекает уже не в узком канале, а заполняет все сечени.е сопла, образуя поршень, который под Д|ействие.л сил магнитного давления создает ударную волну и ускоревио выталкивает газ и плазму по направлсЕИю к выходу из сапла.

При выходе тока за обрез сопла образуется илазмениая струя, элементами которой являются нлаз.менный коакснал 15 и токовый ujnyp 16, между которыми заключено магнитное поле. Толдавый франт вместе с фронтом

ударной волны действует подобно поршню, который ионизует и захватывает находящийся В(Пе.реди него иейтральный газ. При подходе к тонкому слою изолирующего .материала 1 фрогг ударной волны, давление в котором

порядка .нескольких тысяч атмосфер, ло.лгает этот .материал, пр.нчем иоследний одновременко иапаряется, оказываясь в зоне, где температура поря.дка нескольких десятко в тысяч гра.яусов Кельвина. Материал изоляционного

листа .в внде паров и осколков .в.месте с плаз.менной струей выносится из межэлектродного пространства разрядника со скоростью, близкой скорости ЗДарной волны. Поскольку тонкий слой изолирующ-его материал.а гнаходится

в электрическом поле, напряженность которого соответствует приблиЗИтельно его .предельной диэлектрической прочности, раз.рущение ИЗОЛЯЦИОИ.НОГО листа ударпой волной ВЫЗЬЕвает пр10бой .межэлектродного промежутка за

врс.мя .меньшее или равное .времени прохождения ударной волны через листовую пзоляцию .межэлектродного про.межутка. К этому .времени плазменная струя еместе с парами изоляционного листа заполняет .межалектрояное

пространство на площади, обеспечивающей протека.ние разрядного тока рабочей батареи в канале, обладающем очень ниаки.м ;актпвиым сопротивление.м и индуктивностью.

Достоинство.м предлагаемого раэря.дни«а является его способность ком.мути.ровать значительные токи при наиря-жении между электрода.МИ всего в несколько десятков вольт. В это.м слзчае из-за ниакой напряжеш 0сти

поля .лгежэлектродный. П1р0межутак замыкается плазменной струей, которая вЫНОснтся из инициирующей системЕл. Это дает воэможность напользовать данный разряд;н.1Ж в реж.нлгах «закоротки, шунтирующих аппаратуру

при пробое в момент максимума тока в цепи разряда.

Предмет изобретения

Управляе.мый разрядник с тверды.м диэлектрикам, оодерлсаи ий два плооких электрода, одЕн из которых и.меет отверстие, .и .инициирующее устройство с бложоим пуска, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструк.один из электродов выполнен в виде перечо,:т.ящего в плоскость сопла, .внутренний диаметр -которого равен дна метру отверстия в ;плоскон части, а пннцнирующий электрод выполнен в виде стержня, острие которого .расположено в месте перехода цилиядрической частп сопла в KO-HVC.

12

u