Ионный преобразовательный блок Советский патент 1976 года по МПК H01J13/44 

1

Изобретение относится к ионным преобразовательным блокам, содержащим ионные, например ртутные, вентили, и касается усовершенствования силовых цепей этих блоков.

В ртутных вентилях в нормальных условиях ток может протекать только в одном направлении -- от анода к катоду, так как источником эмиссии электронов является созданное каким-либо способом на новерхности ртутного катода высокотемпературное катодное пятно. Ток протекает за счет движения зарядов в плазме, которая существует между анодом и катодом при определенном давлении ртутных паров в вентиле.

Для получения необходимой запирающей способности в те отрезки времени, когда вентиль не должен проводить ток, расстояние между анодом и катодом имеет достаточно большую величину, и при протекании тока через вентиль в соответствующие отрезки времени объем вентиля между анодом и катодом оказывается в состоянии сильно ионизированной плазмы, содержащей свободные электроны и положительные ионы ртути.

Известно, что траектория движущихся зарядов искривляется под действием магнитного поля, перпендикулярного к направлению движения зарядов. Если во время протекания тока через вентиль в промежутке анод-катод ЭТОГО вентиля действует магнитное ноле, направленное перпендикулярно продольной оси вентиля, которое в дальнейшем называется поперечным магнитным полем, то за счет искривления траектории двил ;ущихся зарядов ток распределяется по поперечному сечению вентиля неравномерно. Это вызывает местные нерегревы анода, и благодаря этому возможно появление источников электронной эмиссии на аноде, что приводит к нарушению запирающей способности вентиля, т. е. возникают обратные зажигания, являющиеся аварийными режимами, которые нужно нредотвратить. Вследствие сравнительно большого расстояния между анодом и катодом и малого падеПИЯ напряжения на проводящем вентиле уже сравнительио слабые поперечные магнитные поля вызывают нарушение нормальной работы вентилей ионного преобразователя, в котором используются ионные вентили, соединенные между собой по определенной схеме посредством силовых проводников тока - токопроводов.

Известны ионные преобразователи с одноанодными ртутными вентилями - экситронами и игнитронами, катоды которых электрически изолированы от корпусов этих вентилей.

В таких преобразователях в каждый момент времени электрический ток протекает не менее, чем но двум вентилям. Для того, чтобы

магнитное поле, создаваемое током одного вентиля,не Действовало на другой проводящий вентиль, силовой токопровод этого вентиля проложен параллельно продольной оси вентиля, вблизи его корпуса. Таким образом, вентиль и указанный токопровод образуют незамкнутый виток (бифиляр), магнитное поле от которого подобно полю магнитного диполя и в соседних вентилях значительно меньше, чем при отсутствии этого токопровода.

Недостатком известных преобразователей является наличие довольно сильного магнитного поля в данном вентиле. Это поле создается токопроводом этого вентиля. В результате нагрузочная способность вентиля в преобразовательной установке оказывается ниже, чем у отдельно взятого вентиля. Кроме того, надежность вентилей в преобразовательной установке оказывается более низкой, чем у отдельных вентилей.

Для увеличения нагрузочной способности вентиля, а также для повышения надежности преобразовательного блока, в который входит этот вентиль вместе с токопроводами, нужно выполнять силовые цепи так, чтобы напряженность поперечного магнитного иоля в вентиле была достаточно малой.

В игнитронах, у которых катод электрически соединен с корпусом, эта цель достигается тем, что в качестве токопровода используется корпус, снабженный верхним токоотводом, расположенным около анода. В ионных вентилях, у которых катод электрически изолирован от корпуса, использование верхнего токоотвода невозможно.

В предложенном вентиле указанная цель достигается тем, что токопровод, проложенный параллельно вентилю, выполнен в виде нескольких токопроводов, равномерно расположенных вокруг корпуса. Это приводит к тому, что вблизи продольной оси вентиля магнитные поля от этих токопроводов взаимно скомпенсированы.

На фиг. 1 изображен преобразователь, содержаший два ионных преобразовательных блока; на фиг. 2 - ионный преобразовательный блок, вид в плане.

Токопроводы 1 и 2 присоединены к анодным выводам 3 и 4 ионных вентилей 5 и 6. Катодные выводы 7 и 8 могут быть присоединены к токопроводам 9 и 10 непосредственно или через какие-либо дополнительные устройства, например дроссели (реакторы), не показанные на чертеже. Каждый токопровод 9 и 10 разделен на две части 11, 12 и 13, 14 соответственно, проложенные паралелльно продольным осям вентилей и в верхних, анодных частях вентилей соединенные в точках 15 и 16 между собой и с токопроводом 17. Направления токов показаны стрелками.

На фиг. 2 показан преобразовательный блок, например, содержащий вентиль 5. Кружки изображают поперечное сечение токопроводов. Точками в этих кружках обозначено направление тока, выходящего из плоскости чертежа. Крестом в центре вентиля О обозначено направление тока, входящего в плоскость чертежа. Согласно фиг. 2 части 11,

12 токопровода, расположены симметрично и равномерно относительно продольной оси О вентиля.

Токи, протекающие в вентиле бив частях 11, 12, создают по отношению к вентилю 6

взаимно противоположно направленные магнитные поля и образуют магнитный диполь. При достаточно большом расстоянии между вентилями действие этого магнитного диполя на вентиль 6 весьма мало. Точно также малым

оказывается поперечное магнитное поле в вентиле 5 от действия магнитного диполя, созданного вентилем 6 и частями 13, 14. Токи в проводах 1, 2 и 17 также образуют магнитный диполь, не препятствующий надежной работе

вентилей 5 и 6. Рассмотрим теперь взаимодействие частей токопровода 11 и 12 с вентилем 5, к которому они относятся и суммарный ток которого по ним протекает. В центре О вентиля 5 напряженности поперечных магнитных

полей от частей 11 и 12 равны по величине между собой и взаимно противоположны по направлению, в результате чего суммарное поперечное магнитное поле от частей 11 и 12 в точке О равно нулю, если расстояйия частей

токопровода от точки О равны между собой, а токи в частях 11, 12 одинаковы. В других точках внутри вентиля взаимная компенсация поперечных магнитных полей от частей 11 и 12 оказывается менее полной, вследствие чего

происходит слабая магнитная фокусировка тока вентиля. Плазма в вентиле уплотняется к его продольной оси.

Таким образом достигается поставленная цель.

Могут быть другие варианты использования изобретения. Токопроводы 1, 2 и 17 могут быть расположены под вентилями, а токопроводы 9, 10 могут быть присоединены не к катодам, а к анодам вентилей. В каждом преобразовательном блоке может использоваться группа более чем из двух (три, четыре и т. д.) токопроводов, параллельных вентилю. Не обязательным является строгое равенство токов в токопроводах.

Формула изобретения

Ионный преобразовательный блок, содержащий ионный вентиль с изолированным от

корпуса катодом и Токопроводы, часть из которых параллельна продольной оси вентиля, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения вероятности обратных зажиганий за счет уменьшения

магнитных полей, действующих на плазму вентилей, упомянутый параллельный токопровод выполнен из нескольких проводников, равномерно расположенных вокруг корпуса вентиля.