ВАКУУМНЫЙ РАЗРЯДНИК Советский патент 1973 года по МПК H01T2/02 H01J17/46 

1

Изобретение относится к коммутирующим устройствам и может быть использовано при создании емкостных накопителей энергии электрофизических установок. В современных емкостных накопителях энергии в качестве коммутирующих устройств, отделяющих нагрузку от батареи в процессе ее заряда и соединяющих их в нужный момент, используются управляемые разрядники. Одним из таких коммутаторов является вакуумный разрядник, способный коммутировать импульсные токи до 3-10 а и более.

Известен вакуумный разрядник, содержащий катод и анод, между которыми расположена диэлектрическая прокладка, образующая разрядную камеру, поджигающие электроды и систему откачки. Срабатывание разрядника вызывается подачей на поджигающие электроды управляющих имп)льсов. Вакуумные разрядники обладают рядом преимуществ: малой собственной индуктивностью, больщой пропускной способностью по току, широким диапазоном управляемости по напряжению, бесшумностью действия. Однако при необходимости многократно ( 10 раз) коммутировать большие токи со значительной длительностью, равной 100 мксек и более, выявляется следующее. Электрическая прочность разрядника определяется разрядными напряжениями по вн тренней и наружной поверхностям изоляции. Чтобы увеличить электрическую прочность внещней поверхности, ее специально развивают с помощью кольцевых выемок, барьеров и т. п. Во

внутривакузмной изоляции основную роль играет способность изоляции сохранять свои изоляционные свойства после прохождения больщого тока, которое сопровождается больщим газовыделением с поверхности диэлектрика. После протекания коммутированных больщих токов на поверхности электродов появляются неровности и при последующем подъеме напряжения с микровыступов на катоде начинается автоэлектронная эмиссия.

Электронные пучки, бомбардируя поверхность диэлектрика, приводят к самопроизвольным срабатываниям разрядника при напряжениях, значительно ниже рабочего. Таким образом, электрическая прочность изоляции снил ается, и восстановить ее трудно даже путем повторной длительной откачки и тренировки напряжением.

Целью изобретения является увеличение электрической прочности внутривакуумной

изоляции и уменьшение вероятности неуправляемых срабатываний.

Для этого, внутренняя поверхность диэлектрической прокладки выполнена наклонной, образуя разрядную камеру, которая расщиряется в сторону анода.

Такой наклон внутренних стенок диэлектрика уменьшает вероятность попадания эмиттированных электронов с катода на изоляцию, уменьшается вероятность ионизации газа, абсорбированного поверхностью диэлектрика, уменьшается число неуправляемых срабатываний разрядника и значительно повышается электрическая прочность диэлектрика.

На чертеже схематически показан предлагаемый разрядник и проиллюстрирован процесс автоэлектронной эмиссии с микровыступом на катоде.

Предлагаемый разрядник имеет анод / и катод 2, образуюш,ие разрядную камеру 3, например, из оргстекла и систему 4 откачки. К рабочему зазору камеры прикладывается коммутируемое напряжение. Внутренняя поверхность диэлектрика разрядной камеры наклонена под тупым углом к отрицательно му электроду. Поджигаюш,ие электроды 5 служат для запуска разрядника в заданный момент времени.

В разрядном режиме коммутируемое напряжение приложено к основным электродам. Для запуска разрядника на поджигающий электрод подается стартовый импульс, который вызывает пробой промежутка между основными электродами и замыкает коммутируемую цепь.

В известных разрядниках механизм процесса самопроизвольного срабатывания разрядника обуславливается автоэлектронной эмиссией из микронеровностей на поверхности катода, в результате которой образуются пучки электронов, вылетающих перпендикулярно поверхности катода и ускоряемые электрическим полем. «Электронные лучи, попадан на стенки камеры, ионизируют молекулы абсорбированного газа, в результате чего происходят неуправляемые срабатывания.

Если разрядная камера выполнена по предлагаемому изобретению, то вероятность попадания на диэлектрик эмиттированных электронов значительно снижается, уменьшается вероятность самопроиввольных срабатываний разрядника и увеличивается электрическая прочность внутривакуумной изоляции.

Предлагаемый вакуумный разрядник отличается от известных тем, что эффект увеличения электрической прочности изоляции камеры достигается без введения в разрядник каких-либо дополнительных элементов, делающих его эксплуатацию дороже и сложнее.

Предмет изобретения

Вакуумный разрядник, содержащий катод и анод, между которыми расположена диэлектрическая прокладка, образующая разрядную камеру, поджигающие электроды и систему откачки, отличающийся тем, что, с целью увеличения электрической прочности внутривакуумной изоляции и уменьшения вероятности неуправляемых срабатываний, внутренняя поверхность диэлектрической прокладки выполнена наклонной, образуя разрядную камеру, расширяющуюся в сторону анода.