Вакуумный разрядник Советский патент 1975 года по МПК H01T9/00 

Изобретение относится к высоковольтным вакуумным разр$щникам, предназначен ным для коммутации больших, импульсных токов Б высокочаст6т:ных элёктричес1 сих цё.;пях.

Известен вакуумный разрядник, содержащий основные электроды, которые с целью предотвращения воздействия плазмы и паров металла на разделяющий их и.золятор снабжены глухими металлическими экранами, коаксиально входящими один в Другой на расстоянии, обеспечивающем перекроггие зазора между основными электродами. В центре одного из основных электродов располагается поджигающий электродг ИзвестН но, что в прямоточном разряде, имеющем , место в разряднике, происходит пинчевание/ тока, т. е, сжатие тока к диаметру, определяемому отнощение газокинетического давления плазмы газового разряда к магнитному, вследствие взаимодействия тока с собственным магнитным -падем, Если вокруг этого тока расположить металлнг ческий цилиндрический экран, то при вь сокой частоте,разряда, «оща rny milf

слоя мала по сравнению с толщиной экрана, в нем индуцируются большие токи, ,Вслёд ствие взаимодействия магнитных полежи индуцированных токов с магнитным полем разрядного тока происходит дополнительное сжатие токового шнур/э.

В результате сжатия токового шнура происходит увеличение плотности тока в центре разрядника, что приводит к интенсивной эрозии основных и поджигающего электродов и, в конечном счете, к сокращению срока службы разрядника. При этом увеличивается индуктивность разрядника из-за уменыиения диаметра токовго шнура разряда. Кроме того, при наличии металЛнческ.огр экрана электрическая прочности разрядника снижается, так как искажается поле в разрядном промежутке (нарушается однородность) в месте торцсж экрана.

Иель изобретения псжысить электрическую прочность, увеличить срок службы 0 Уменьшить индуктивность разрядника при коммутации больших импульсных токов в высокочастотн1ых аяетйрйчГёскюГцёпязс;.; Это достигается тем, что экран вы полней из диэлектрика с высокой абляционной способностью (например, иа оргстек ла), прикреплен к изолятору и профилирован так, что средней частью внутренней поверхности входит внутрь разрядного промежутка и зазоры между экраном и основными электродами составляют от 0,1 до О,25 величины этого промежутка, а основные электроды имеют выступающие ра бочие части, причем в центральной части одного из основных электродов в ьшолкены :каналы для откачки центральной области р рядного промежутка. На чертеже изображен предлагаемый разрядник. Диэлектрический экран 1 разрядника про филирован так, что средней частью внутренней поверхности входит внутрь разрядно го промежутка 2 с зазором с основными электродами 0,1-0,25 величины его проме жутка. Основные электроды 3 и 4 имеют выступающие плоско-параллельные рабочие части, которые входят внутрь экрана с ука занным выше зазором так, что разрядный промежуток 2 полностью перекрывается экраном. Зазор устанавливают по возможности минимальным (в указанных выще пределах) , но так, чтобы не снижалась электрическая прочность разрядника, В основном электроде 3 выполнены каналы 5, предназначенные для откачки обла сти между изолятором 6 и экраном 1 (экран 1 закрепляется в трех точках к изолятору 6 по его окружности), расположенные по радиусу разрядника симметрично его оси. Диаметр, на котором расположены каналы 7, служащие для откачки центра разрядного промежутка 2, может составлять О,1-О,5 диаметра выступающей рабочей части основного электрода 3. Каналы 7 располагаются симметрично оси разрядника. В центре основного электрода расположен вакуумпровод, 8, предназначенный для общей откачки разрядника, через который вводится поджигающий электрод 9, изолируемый изолятором-трубкой 1О, Каналы 5 располагаются полностью выще плоскости торца экрана. Устройство работает следующим образом. Для замыкания коммутируемой высокочастотной цепи на поджигающий электрод 9 подается стартовый импульс, который вызьюает пробой разрядного промежутка 2 между основными элостродами 3 и 4, В начальный момент развития разряд интен- ;сивно излучает жесткий ультрафиолет, ко|торый при взаимодействии с внутрег .и поверхностью диэлектрического эк.р&. вызьтает эмиссию частйй с поверхноствГ диэлектрика и их ионизацию. Вследствие этого вблизи внутренней поверхности экрана образуется максимально проводящая область разрядника, куда и перебрасывается разряд. Разрядный ток начинает касаться внутренней поверхности экрана 1 и, вызывая интенсивное ее испарение, еще больще увеличивает число токоносителей и, следовательно, проводимость рафядника в этой области.Поскольку максимум проводимости разрядника вблизи экрана 1 поддерживает- ся непрерывной абляцией диэлектрика экрана вследствие непрерьгоного воздействия на него разряда, основной разряд будет длительное время удерживаться в этой области. Длительному удержанию, разряд а вблизи диэлектрического экрана способствует такi же отсутствие вытеснения тока разряда к центру разрядника, которое наблюдается при наличии металлического экрана 1, в котором при высокой частоте разряда, когда глубина скин-слоя мала по сравнению с толщиной экрана, индуцируются больщие токи, взаимодействие магнитных полей ко- торых с магнитным полем тока разр5щника вызьгоает указанное вытеснение. Материал экрана 1 должен обладать высокой абляционной способностью и желательно, чтобы в процессе разряда он самоочищался при воздействии на него разряда (например, тефлон). Прямая откачка области между изолятором 6 и экраном 1 (через каналы 5) препятствует попаданию на изолятор 6 частиц, диффундируемых из области разр$щного промежутка 2 через зазоры основные электроды 3 и 4 - экран 1, Чем меньще эти зазоры (в указанных выще пределах), тем меньщая во время разряда диффузия частии и тем больше; следовательно, задерживается в области вблизи экрана газа, являющегося поставщиком токоносителей, что также способствует развитию и удержанию разряда вблизи внутренней поверхности экрана. Откачка по центу (через каналы 7) предотвращает развитие разряда в центре разрядника за счет обеднения-; центральной области разр$щного промежутка потенциальными токоносителями, что также предохраняет от разрушения поджигающий электрод 9 изоштрр-трубку 1О. вследствие протекания тока разряда в илиндрической области экрана 1, диаметр которой всего в 1,5-1,7 раза меньше диаметра разрядника, уменьшается индуктивг-кость разрядника. Уменьшение индуктивност разрядника в 2-3 раза достигается также эа счет того, что отсутствие искажения поля в разрядном промежутк;е 2 при наличии диэлектрического экрана позволяет уменьшить высоту разрядника в 2-3 раза. Предметизобретения Вакуумньй разрядник для коммутации больших импульсных токов в высокочастотных электрических цепях, содержащий основ ные электроды, разделяющий их изолятор, поджигающий электрод, цилиндрический экран, каналы в основном электроде для откачки кольцевого пространства между экраном и йзояятрром, отличающийся тем, что, с делью увеличения электрической прочности и срока службы, а также уменьшения индуктивности разрядни- ка при коммутации токов в высокочастотных электрических цепях, экран выполнен из диэлектрика с высокой абляционной способностью, прикреплен к изолятору и про- филирован так, чуо средней частью внутрен ней шовер;:1 ности входит внутрь разрядного;- промежутка с зазором с основными электродами 0,1-0,25 величины разрядного промежутку, а в центральной части одного из основных электродов выполнены каналы для откачки центральной области разi рядного промежутка,.