Искровой разрядник Советский патент 1980 года по МПК H01T1/00 

(54) ИСКРОВОЙ РАЗРЯДНИК

I

Изобретение относится к высрковольтной импульсной технике, а именно к устройствам формирования прямоугольных импульсов и может быть использовано в сильноточных наносекундных ускорителях.

Известны искровые разрядники, содержащие два электр.ода, торцовая поверхность одного из которых покрыта слоем вещества, обладающего высокой термо-электронной эмиссией, что способствует улучшению стабильности срабатывания разрядников с газовым наполнением 1.

Наиболее близким из известных технических рещений к данному предложению является искровой разрядник, содержащий расположенные в диэлектрической среде противостоящие электроды, поле между которыми слабонеоднородно, и элемент иницирования пробоя, путем локального искажения поля, расположенный на торце одного из электродов 2.

В указанном разряднике элемент инициирования пробоя выполнен в виде металлического кольца с острой кромкой, выступающей за пределы торцовой поверхности электрода. Усиление поля на кромках указанного колбца приводит к возникновению

с них коронного разряда и интенсивную подсветку разрядного промежутка. Срок службы разрядника велик так как основной разряд не затрагивает острых кромок колец.

Общий недостаток всех вышеуказанных 5 разрядников, сдерживающий их применение в высоковольтных наносекундных генераторах и ускорителях, состоит в том, что при использовании диэлектрических жидкостей например, трансформаторного масла или очищенной воды, указанные выше способы улуч10 щения стабильности работы разрядника малоэффективны. Это объясняется не только различием в механизме зажигания разряда в этих средах, но и обусловлено малой длиной свободного пробега электронов и интенсивным поглощением излучений в жидких диэлектриках.

Целью настоящего изобретения является повышение стабильности срабатывания в жидких средах.

Указанная цель достигается тем, что в 20 искровом разряднике элемент инициирования пробоя выполнен из твердого диэлектрика, причем диэлектрическая проницаемость (S) его отличается от диэлектрической проницаемости среды. Работа предло(.:-- ---т-. .---Ч-Г.

ЙЩЩйЩШгфд-

женного устройства основана на принципе искажения поля, обусловленном сочетанием, по крайней мере, двух изолирующих сред с различными диэлектрическими проницаемостями.

На чертеже изображен искровой разрядник, состоящий из корпуса 1, в котором расположены два электрода 2, 3, являющиеся конструктивными элементами накопителя энергии. Изоляционный элемент инициирования пробоя 4представляет собой слой или вставку, изготовленную из.полиэтилена и выполненную в виде кольца, и установлен на аноде. В качестве диэлектрической среды в разряднике используется очищенная вода с удельным сопротивлением см и диэлектрической проницаемостью ( S 80). Полиэтилен выбран из условия стойкости к ударным нагрузкам и малого значения диэлектрической проницаемости (,2).

Работа разрядника осуществляется еледующим образом,

При зарядке накопителя энергии, например, от высоковольтного импульсного генератора, собранного по схеме АкадьеваМаркса, потенциал на высоковольтном электроде 2 возрастает до значения, определяемого электрической прочностью изоляционной средь разрядника (очищенной воды). Одновременно вблизи противоположного электрода с вставкой или слоем издйэлектрика; на границе раздела вода - твердый диэлектрик происходит искажение (локальное усиление) поля и, тем самым, стабиЛ11зируется процесс зажигания разряда. После срабатывания разрядника, как правило, инициирование разряда осуществляется с другой точки, что способствует равномерной эрозии электрода. Кроме того, вставка, например, в виде кольца способствует не только равномерной эрозии электродов и увеличению срока службы разрядника, но и Создаются условия для многоканальной ком: мутации, что является особенно важным в , низкоомных устройствах. Расстояние между электродами разрядника устанавливалось из условия,, чтобы пробой происходил на фройте импульса йлтя в момёй заряд1 й линии до максимальной амплитуды зарядного напряжения. Так, например, при пробое промежутка длиной 10 мм .времязапаздывания составило 650 НС, среднеквадратич738021

ное отклонение времени запаздывания - 45 НС. При этом отклонение амплитуды импульса тока (режим короткого замыкания) составило 7% при среднем значении 40 кА. После трехсот включений не было отмечено каких-либо изменений в режиме работы разрядника.

Таким образом, наличие локальных участков с искажением (усилением) поля в области анода позволяет стабилизировать процесс зажигания разряда и существенно

улучщить режим работы разрядника, а именно: повь1щается стабильность срабатывания, кроме того вставка или слой диэлектрика, выполненные в виде кольца, способствуют равномерной эрозии электродов и соответственно, увеличивается число включений разрядника с повышенной стабильностью срабатывания, кроме того, реализуется режим многоканальной коммутации. Следует отметить перспективность применения двухэлектродных разрядников в мёгавольтных генераторах и сильноточных ускорителях с водяной изоляцией, а также в импульснУх устройствах по электрогидравлической обработке материалов, не требующих жесткой синхронизации, с какими-либо другими установками

Формула изобретения

Искровой разрядник, содержащий расположенные в диэлектрической среде противостоящие электроды, поле между которыми слабо неоднородно, и элемент инициирования пробоя, путем локального искажения поля, расположённый на торце одного из указанных электродов, отличающийся тем,

что, с целью повышения стабильности срабатывания в жидких средах, элемент инициирования пробоя выполнен из твердого диэлектрика, причем диэлектрическая проницаемость твердого диэлектрика выбрана отличающейся от диэлектрической проницаемости среды.

;Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка ФРГ № 1950090, кл. Н 01 Т 3/00 1973.

; 2J «

KSS

X N X X N NT УХУ X M X X X X X X X X X X

7 / / / / / Alv

r / /. f

XxXxxxxx