Устройство для запуска разрядников Советский патент 1980 года по МПК H01T15/00 H03K3/53 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА РАЗРЯДНИКОВ

. .1

Изобретение относится к устройствам для однЬвременнбго запуска разрядников, которые используются в высоковольтной импульсной технике для формирования мовдных нмпульсбв тока..,

Известно устройство одновременного. 5 запуска многих разрядников, в Котором запуск осуществляется за счет одновременной подачи индивидуальных запускающих импульсов на запускающиё разрядные промежутки каждого из разрядников Г.

Основным недостатком этого устройства 0 является невозможность обеспечения своевременного гарантированного запуска всех без исключения разрядников, большая длительность процесса запуска разрядников и большой статистический разброс длительности этого процесса. Отклонение индивидуальных характеристик отдель.ных разрядников от Их номинальных величин, отклонение отдельных запускающих импульсов от нормы по амплитуде н форме, а также запаздывание некоторых запускающих импульсов (на- 20 пример, в силу разной длины коаксиальных кабелей, по которым эти импульсы поступают к разрядникам) - все эти обычные при массовом применении разрядников явления Horyt привести при запуске, при помощи известных устройств к несвоевременному запуску некоторых разрядников и, как следствие, к срыву длительных и дорогих экспериментов, к простою весьм.а дорогостоящих установок и в отдельных случаях к разрущению разрядника.

Наиболее близким из известных устройств к данному является устройство для запуска разрядников, содержащее замкну тые разрядные контуры, образованные каждый накопительным конденсатором и запускаемым разрядг ком, каналы запуска и вспомогательные конденсаторы по числу разрядных контуров так, что каждым вспомогательным конденсатором и запускаемым разрядником образовано последовательное звено, причем звенья соединены последователыю, вспомогательные конденсаторы предварительно заряжены до напряжения накопительиь х конденсаторов. Запуск схемы начинается одним из известных способов (например, при помощи обычного тригатронного поджига), а затем, после срабатывания первого из разрядников, запуск облегчается за счет дополнительного напряжения, поставляемого вспомогательными К(Л демсаторами. Отрицательное шунтирующее влияние основных цепей разрядников уменьшается посредством включения в эти цепи обмоток снециального воздушного импульсного трансформатора 2. Недостатком является наличие специального импульсного трансформатора, который увеличивает индуктивность основных разрядных цепей установки и тем снижает ее КПД и одновременно понижает надежность. Кроме того, в связи с тем, что вспомогательные конденсаторы заряжаются тем же напряжением, что и накопительные конденсаторы, диапазон рабочих напряжений описанной системы поджига является суженным, так как при ухудшении условий поджига разрядника за счет снижения напряжения на их электродах одновременно снижается и напряжение, дополнительно поступаюш,ее от вспомогательных конденсаторов. Цель изобретения - обеспечение гарантированного запуска всех без исключения разрядников в зада} ном диапазогге времени при одновременном повышении КПД и расширение диапазона рабочих напряжений устройства. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено дополнительными разрядниками и. дополнительными конденсаторами по числу разрядных контуров, причем .дополнительные разрядники включены в каждое звено между указанными вспомогательными конденсаторами и запускаемыми разрядниками, а дополнительные конденсаторы подсоединены одними обкладками к выводам указанных звеньев, другие обкладки дополнительных конденсаторов электрически соединены между собой, а каналы запуска подключены к вспомогательным конденсаторам. Зарядку вспомогательных конденсаторов осуществляют преимушеств,ми1о импульсно. Указанную последовательную цепь из звеньев предпочтительно замкнуть в кольцо. Некоторые из дополнительных разрядников делают пробивающимися ранее остальных. На чертеже приведен один из возможных вариантов схемы замещения предложенного устройства,. ,,Схема предназначена для разрядников, запускаемых методом прямого перенапряжения, и представляет собой генератор импульсов тока, состоящий из запускаемых разрядников I, включающих накопительные конденсаторы 2 накопителя энергии через катушку 3 индуктивности и резистор 4 на нагрузку {на схеме не показана). Катушка 3 и резистор 4 имитируют в схеме размещения индуктивности и активные сопротивления токопроводов и конденсатора 2. Ин дуктивность катушки 3 соответствует суммарной индуктивности конденсатора 2 и главным образом ток опроводов, а активное сопротивление резистора 4 соответственно - активному сопротивлению конденсатора, токопроводов и главным образом,волновому сопротивлению токопроводов (например, коаксиальных кабелей). Поджигающее напряжение от генератора 5 (показан условно) через развязывающие резисторы 6 (или коаксиальные кабели) подключено параллельно ко всем вспомогательным конденсаторам 7, служащим накопителями энергии в процессе поджига запускаемых разрядников 1 (в качестве конденсаторов 7 желательно использовать собс1венные емкости коаксиальных кабелей, заменяющие резисторы 6). Каждый вспомогательный конденсатор 7 соединен последовательно с дополнительным разрядником 8 и запускаемым разрядником 1, образуя последовательное звено. Звенья, в свою, очередь, соединены последовательно в цепь, которая в дальнейшем будет называться суммирующей цепочкой. К выводам звеньев подключены дополнительные конденсаторы 9, другие обкладки которых электрически соединены между собой. Дополнительные конденсаторы 9 служат для обеспечения работы суммирующей цепочки (их роль могут выполнять также емкости элементов суммирующей цепочки на корпус или на землю). Суммирующую цепочку желательно выполнять замкнутой в кольцо, как это показано на чертеже. Взаимодействие элементов предлагаемого устройства в процессе запуска разрядников происходит в следующем порядке. В момент, пред.шествующий поджигу, вспомогательные конденсаторы 7 заряжаются все одновременно до пробоя дополнительных разрядников 8 и затем запускаемых разрядников 1, причем первыми пробиваются те или тот из разрядников 8, которые в силу технологических и других отклонений или конструктивных особенностей имеют более низкое пробивное напряжение. На этом заканчивается первый этап запуска, на котором работа схемы не отличается от работы известных схем. После пробоя первого из дополнительных разрядников 8, обостренный запускающий импульс напряжения со вспомогательного конденсатора 7 перераспределяется по ближайшим дополнительным конденсаторам 9 и запускаемому разряднику 1. Поскольку величины емкостей соответствуют неравенству С7 j j Сg (С т, С а, Ci, Cg - соответственно емкости вспомогательного конденсатора, дополнительного конденсатора и паразитные емкости .запускаемого и дополнительного разрядников), основная часть напряжения конденсатора 7 казывается приложенной к запускаемому разряднику 1. Этот разрядник пробивается, после чего от конденсатора 7 происходит зарядка ближайщих конденсаторов 9. Напряжение этих конденсаторов складывается с напряжением вспомогательного конденсатора 7 следующего звена и увеличенное напряжение прикладывается к обостряющему дополнительному разряднику 8 этого звена. Он пробивается и далее схема работает аналогично описанному выше. Срабатывание следующих разрядников происходит, как и в известных генераторах Аркадьева-Маркса, одно за другим до пробоя всех без исключения разрядников, индуктивности катушек 3 и сопротивления резисторов 4 препятствуют шунтированию нагрузкой и, следовательно, снижению напряжения на разрядниках 1 до их пробоя. В случае, если суммируюшая цепочка замкнута в кольцо а параметры всех разрядников близки друг к другу, суммированное напряжение и поочередное срабатывание запускаемых разрядников распространяется в обе стороны от разрядника, сработавизего первым. В случае, когда суммирующая цепочка не замкнута, а первый сработавший разрядник расположен на краю этой цепочки, срабатывания разрядников, естественно, распространяются в одну сторону. Суммарная длительность пробоя всех разрядников не велика, аналогично тому, как это происходит в генераторах АркадьеваМаркса, что объясняется большими перенапряжениями второго, третьего и всех последующих разрядников. Соответственно, и статистический разброс полного времени срабатывания всех разрядников также невелик. Важно отметить, что величина полного времени пробоя определяется главным образом длительностью пробоя самого быстродействующего из всех разрядников. Суммарная длительность пробоя всех разрядников может быть сокращена, за счет применения первоочередного запуска любым известным способом некоторых разрядников, расположенных на равных расстояниях друг от друга в суммирующей цепочке. В этом случае процесс первоочередного срабатывания разрядников будет распространяться одновременно по нескольким участкам суммирующей цепочки, и охватит все разрядники за более короткое время. Запуск в первую очередь, некоторых разрядников может осуществляться, например, за счет выполнения их с несколько меньшими пробивными напряжениями, за счет подачи на них несколько большего по амплитуде запускающего импульса и т; д. Благодаря наличию дополнительных искровых разрядников запускающий импульс обостряется, и наличие собственных сопротивлений силовой части схемы оказывается достаточным, чтобы предотвратить шунтирование запускающего импульса, прикладываемого к запускаемому разряднику. Применение импульсного трансформатора оказывается ненужным. Диапазон рабочих напряжений разрядников ничем не ограничивается, и может охватить интервал от номинального напряжения до нуля, так как напряжение на вспомогательных конденсаторах не зависит от главного напряжения на накопительных конденсаторах. Формула изобретения . Устройство для запуска разрядников, содержащее замкнутый разрядные контуры, образованные, каждый, накопительным конденсатором и запускаемым разрядником, каналы запуска и вспомогательные конденсаторы по числу разрядных контуров, образующие, каждый, с соответствующим запускаемым разрядником последовательное звено, причем звенья соединены последовательно, отличающееся тем, что, с целью обеспечения гарант(фованного запуска всех без исключения разрядников в заданном диапазоне времени при одновременном повышении КПД и расширении диапазона рабочих напряжений устройства, оно снабжено дополнительными разрядниками и дополнительными конденсаторами по числу разрядных контуров, причем дополнительные разрядники включены в каждое звено между указанными вспомогательными конденсаторами и запускаемыми разрядниками, дополнительные конденсаторы одними обкладками подключены к выводам указанных звеньев, другими обк-тадками электрически соединены между собой, а каналы запуска подключены к вспомогательным конденсаторам. 2. Устройство по п. 1, отлича1ои ееся тем, что указанная последовательная цепь звеньев замкнута в кольцо. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Павловский А. П. и др. Многоканальный разрядник на 50 кВ с паносекундной точностью включения. ПТЭ, 1970, № 2, с. 122, 2.Авторское свидетельство СССР № 551743, кл. Н 01 Т 15/00, 1975.