Дуговой вентиль Советский патент 1975 года по МПК H01J15/00 H01J17/48 H01J17/20 

Изобретение относится к дуговым вентилям, применяемым, преимущественно, в сильноточной импульсной технике для коммутации токов с помощью газоразрядного прибора.

В основном авт. св. № 223918 описан дуговой вентиль, содержащий замкнутую чашеобразную металлическую разрядную камеру, выполняющую роль полого катода, и изолированный анод, расположенный вблизи верхнего свода камеры на расстоянии, при котором электропрочность верхнего зазора исключает возможность возникновения в нем разряда.

При повыщении амплитуды токов до 350 ка в известных вентилях, наступает интенсивное разрушение электродов, сопровождающееся повышенным газовыделением. В результате снижается электрическая прочность прибора и сокращается срок его службы. Поэтому, когда необходимо повысить амплитуду тока вентили приходится параллельно соединять. Параллельное соединение не только уменьшает ток, проходящий через каждый вентиль, но снижает индуктивность коммутирующего устройства. Однако, параллельная работа двух газоразрядных приборов требует синхронизации их запуска, что предъявляет жесткие и не всегда осуществимые требования к поджигающим устройствам. При этом чем больше частота колебательного процесса разряда, тем

меньше должен быть разброс зажигания двух параллельно включенных приборов.

В дуговых вентилях с полым катодом разряд зажигается или с помощью инжектируемой в 5 основной разрядный промежуток плазмы вспомогательного разряда, или с помощью импульсного магнитного поля, создаваемого расположенным вокруг катода соленоидом, при кратковременном подключении его обмотки к

0 источнику постоянного напряжения. Такие

системы поджигания имеют сравнительно

большой разброс времени зажигания дуги в

вентиле.

Цель изобретения - повысить предельное

5 значение коммутируемого тока.

Достигается она тем, что вентиль содержит второй анод у противоположного свода камеры, и металлическую перегородку, расположенную симметрично относительно анодов и

0 перекрывающую, по крайней мере, большую часть поперечного сечения камеры.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый вентиль, общий вид; на фиг. 2 - схема включения вентиля в колебательный контур с

5 секционированной конденсаторной батареей, на фиг. 3 - схема включения вентиля для закорачивания индуктивности (клампинг).

между собой через отверстие в перегородке. Вблизи основания камеры расноложены металлические или графитовые аноды 3, в зазоре между анодами и основаниями камер - металлические экраны 4, изолированные от анодных вводов и катода изоляторами 5-7 и снабженные выводами для подсоединения внешних делителей напряжений 8. Составные части катода (камера и перегородка) вакуумно уплотнены между собой прокладками 9. Соленоид 10, расположенный вокруг катода, фиксируется регулировочными винтами 11. В вентиле предусмотрено водяное охлаждение анодных вводов и катода. Для этого в камере и перегородке имеются сообщающиеся между собой водяные рубащки, а токоподводящие анодные вводы 12 выполняются полыми. Воздух из камеры откачивают через коллектор 13 и канал в перегородке 2 форвакуумным насосом.

При включении дугового вентиля в схему колебательного контура для его зажигания необходимо подать импульс тока на соленоид 10. Конфигурация наведенного магнитного поля в разрядных промежутках такова, что в каждом разрядном промежутке силовые линии дважды пересекают катод, не проходя через анод. При положительном напряжении на анодах в результате пересечения силовых линий электрического и магнитного полей в разрядных промежутках возникают потенциальные ловушки, попав в которые, электроны совершают колебательные движения вдоль силовых линий магнитного поля, одновременно дрейфуя вокруг оси системы. Двигаясь достаточно долго, электроны производят ионизацию в условиях, когда длина свободного пробега значительно больще длины разрядного промежутка. В результате ионизации в обоих разрядных промежутках одновременно возникает разряд. Этому способствует также проникновение плазмы через отверстие в перегородке из одной разрядной камеры в другую.

Помимо применения в режиме колебательного разряда предлагаемый вентиль, благодаря свойствам полого катода, может быть использован для получения однополярных импульсов тока с крутым фронтом. Однополярнуе импульсы тока можно получить при включении коммутирующего устройства в схему закорачивания индуктивности (клампинг). 5 Емкость 14 своим положительным выводом подключена к аноду верхнего разрядного промежутка устройства, а отрицательный вывод конденсаторной батареи - к аноду нижнего промежутка и к незаземленному зажиму ин0 дуктивной нагрузки 15.

После подачи импульса тока на соленоид в верхней камере устройства возбуждается дуговой разряд и емкость 14 начинает разряжаться через нагрузку 15. В нижней камере

5 благодаря вентильным свойствам полого катода при отрицательной полярности на аноде дуговой разряд не возникает. Через промежуток времени, соответствующий 1/4 периода разряда, ток в нагрузке достигает своего мак0 симального значения, а напряжение на емкости и нагрузке становится равным нулю. Энергия конденсаторной батареи преобразуется в энергию магнитного поля нагрузки. Затем начинается обратный процесс перезарядки емкости. Папряжение на аноде нижней камеры становится положительным и, когда потенциал анода достигает значения напряжения зажигания разряда, в нижней камере возникает дуговой разряд, который закорачивает нагрузку 15. Длительность спадающей части импульса зависит от величины отношения индуктивности к активному сопротивлению контура, образованного нижним разрядным промежутком коммутирующего устройст5 ва и нагрузкой.

Предмет изобретения

Дуговой вентиль по авт. св. № 223918, о т0 личающийся тем, что, с целью повышения предельного значения коммутируемого тока, он содержит второй анод у противоположного свода камеры, и металлическую перегородку, расположенную симметрично относи5 тельно анодов и перекрывающую, по крайней мере, большую часть поперечного сечения камеры.

/ J