Искровой разрядник Советский патент 1982 года по МПК H01T1/00 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике li может быть использовано для получения крутых перепадов волн напряжения н тока ь передающих линиях для целей управления высоковольтными установками или непосредственного использования в них.

Известны искровые разрядники, предназначенные для формирования крутых перепадов напряжения в передающих линиях, содержап ие два главных электрода, по внешнему периметру которых подключены керамические конденсаторы в качестве накопительных элементов и коаксиальные кабели в качестве передающих элементов, и одно инициирующее устройство для возбуждения искрового разряда в газообразном диэлектрике ,1. Длительность фронта импульса формируемого генератором, содержащим искровой разрядинк, онределяется индук ивностью разрядного контура, включающей собственные индуктивности накопительных и передающих элементов и индуктивности их подключения, индуктивность межэлектродного зазора и индуктивность искры.

Известен также искровой разрядник, в котором для уменьшения иидуктивиости межэлектродного зазора ti индуктивности искры главные электродь выполнень в виде плоскопараллельных дисков, между которыми для уменьшения расстояння между электродамн, приводящего к уменьшению индуктивности межэлектродного зазора и искры, размещен твердый диэлектрик, а для уменьшения суммарной индуктивиостц разрядного контура накопительные и передающие элементы выполнены в виде коаксиальных кабелей с малопндуктивным подсоединением их к главным электродам, причем возбуждеине искрового разряда осуществляют механическим разрушение межэлектродного твердого диэлектрика 2.

В тако искровом разряднике удается значительно уменьшить индуктивность разрядного контура, что позволяет получать на нагрузке с сопротивлением порядка единиц Ом импульсы с фронтом длительностью в единицы наносекунд. Однако, необходимость замены после каждого разряда твердого диэлектрика, в котором происходит разряд, и механическая система ниициировання разряда, являющаяся сравнительно медленно действующей и, следовательно, вызывающая трудности в синхронизации срабатывания разрядника с другой аппаратурой серьезно затрудняют эксплуатацию подобного искрового ра.зряднцка.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретеиию является искровой разрядник, который содержит два аксиально расположейшых дисковых электрода с зоиой.разряда в цеитре и токоподводом ио иериметру 31.

В этом разряднике для умеиьшеиия индуктивиости иутем умеиьшеиия суммарной индуктивности искрового разрядиика ио окружиости поставлеио несколько иинциирующих устройств для возбуждения иескольких иараллельных искр в газообразиом диэлектрике, позволяющем многократно возбуждать разряд чисто электрическим сиособом с высокой точиостью во времеии.

Недостатком этого разрядника является наличие большого количества инициирующих устройсгв, требзющих для одиовремениого возбзждеиия параллельных искровых разрядов быстродействующей и мои1,ной системы запуска, что усложияет разрядник и снижает иадежиость, его работь. Причем для дальнейшего снижения нидук тивности разряд н-Н:а необходимо увеличивать количество параллельно возбуждаемых искр, что приводит к сложной проблеме возбуждения неустойчивых ио отнощеиию друг к другу иараллельных искровых разрядов иа небольшом , расстоянии один от другого.

Цель-изобретения - уменьщеиие длительиости фронта формнруемого импульса и упрощение.

Это достигается тем, что электроды выиолиен-ы с радиальио расположенными вокруг зоны разряда чередующимися пазами и гребиями, количество которых возрастает, а глубина и высота - у1меиьшаются в наиравлении от цеитра к периферии электродов, Причем гребни каждого электрода расположены с зазором в иазах между гребнями другого электрода. На фиг. 1 приведен вид в аксоиометрии одного Й5 главных электродов с вырезом одной чегверти электрода; на фиг. 2 - часть развертки цилиндрического сечеиия, параллельного оси зоиы разряда искрового разрядника, выполиеииого по предлагаемому изЬб|)етению.

Иcкpoвdй разрядиик вьшолнеи следующим o6paiSk.

На главном электроде 1 искрового разрядника выделеиа заиа разряда 2, в которЬи может быть расиолоясено одно или иёскбЙько инициирующих устройств. НеиосредстЙЙно от зоиы разряда иачинаются радиаЙьЙо расходящиеся гребни 3, рядом и иа: 1аМлельио которым выполиеиы пазы 4. Гребии и пазы различных электродов взаимопроникают друг вдруга (фиг. 2). Коикрет1Иая коиструкция главиого электрода, выполненного по данному изобретению характеризуется исходиым (начинающимся от зоиы разряда) количеством пар гребеиь - паз.

Но мере радиальиого расхождения пазов и гребней на электроде появляется площадь, которую используют для увеличения количества пар гребень -паз, а

высоту гребией и глубииу.пазов уменьшают до перехода в илоскость дискового электрода, по иериметру .которого за пределами области гребией н пазов осуществляют токоподвод, там расположены.твердотельиый изолятор и места крепления накопительных и иередающнх элементов, в даииом случае - коаксиальных кабелей.

Искровой разрядник работает следующим образом.

Электромагиитная волна,. вызванная срабатыванием разрядинка, заключающимся в замыкании межэлектродного зазора каналом искры и распространяющаяся по линии, которой являются иередающие и иакопительные элементы и отдельные элементы разрядника, искажается ija неодлородиоСтях этой линии, причем неоднородность влияет как некоторая эквивалеитиал индуктивиость, если волновое сопротивленне этой неоднородности превышает базовое волновое сопротивление основной часTii лииии. Под основной частью лииии следует ионимать иакоинтельиые и передающие элементы, а их эквивалептиое волиовое сопротйвление ирниимать за базовое. В месте иодсоедннеиия иакоинтельиых и иередающнх элемеитов к главным электродам разрядинка ироисходит коиструктивное увеличенне волнового сопротивления

соответствующего участка по сравиению с базовым сопротивлеиием и, следовательно, этот участок влияет иа электромагинтную волиу; как некоторая нндуктивиость.

Далее дисковые главные электроды

искрового разрядиика представляют радиальиую линию, волновое соиротивление которой следует поддерживать равиым базовому соиротивлеиию и для этого следует умеиьщать расстояние между дисками

электродов но мере приблил ения к цеитру зоны разряда. Однако минимальное сближение электродов ограничено расстоянием, при умеиьшеиии которого межэлектродиый зазор пробивается ирнложеиным к электродам напряжением.

Поддержаиие волнового сопротивлеиия равиым базовому при и)стоян 1ом межэлектродном зазоре достигается создаиием на иоверхностн электродов гребней н иазов

взаимонроникающих друг в друга, т. е. иоддержанием на иостоянном уровне щирины радиально сходящейся лниии, образоваиной иоверхиостями главных электродов. По мере приблнжеиия к цеитру зоны

разряда высоту гребией и глубииу пазов увеличивают, кроме того, по мере п риближения к центру зоны разряда количество пар гребень - паз уменьшают из-за нехватки места на поверхиости главных

электродов, что приводит к необходимости

еще более увеличивать высоту гребней и глубину пазов.

Радиальный сход гребней и пазов к центру зоны разряда ограничен размерами зоны разряда, минимальный диаметр которой не может быть выбран менее расстояния между главными электродами при исходном количестве нар гребень - паз равной одной.

При распространении электромагиитной волны, возникающей при срабатывании разрядника, от зоны разряда волновое сопротивленне лнннн сначала превыщает базовое, но по мере удалення от зоны разряда это расхожденне в волновых сопротивлениях уменьн аегся до нуля. На участке, где волновое сопротивление больше базового, электромагнитная волна искажается как при прохождении через ин.дуктивность последовательно включенную в линию, но величина соответствующей эквивалентной индуктивности меньше, чем при выполнении главных электродов в виде плоских дисков, так как меньше н отклоненне волнового сопротивления лнннн, образованной гребнями и назамн, от базового. Кроме того, следует указать, что реа.:изуемый по данному изобретению путг. электромагнитной волны по поверхностям гребней и пазов в зоне, примыкающей к разряду, приближается к предельно теоретически достижимому способу подвода Электромагнитной энергии к разряду по всему пространственному углу в 4л стерадиан - способу, который при заданном межэлектродном зазоре позволяет получить наименьшую индуктивность.

При одинаковой организации пскрового разряда, индуктивность предложенного искрового разрядника меньше, чем искрового разрядника с плоскими электродами (линия с , где п - исходное количество пар гребень -паз), причем преимущество предложенного искрового разрядника возрастает с уменьшением базового волнового сопротивления. Индуктивность конструкций предложенного искрового разрядника достигает своего предельного значения и далее не увелнчивается при уменьшении базового волнового сопротивлення. Все это позволяет при одинаковом базовом волновом сопротивлении получать с помощью предложенного искрового разрядника импульсы сфронтами меньшей длительности, чем с помощью искрового разрядника с плоскими электродами, что увеличивает точность и надежность управления высоковольтными установками и открывает перед ними новые возможности применения. Кроме того, упрощение системы запуска предложенного искрового разрядника упрощает и удешевляет систему в целом и уменьшает расходы на ее эксплуатацию.

Формула изобретения Искровой разрядник, содержащий два аксиально расположенных дисковых электрода с зоной разряда в центре и токоподБодом но периметру, отличающийся тем, что, с целью уменьщепия длительности фронта формнруемого импульса и упрощения, электроды выполнены с радиально расположенными вокруг зоны разряда чередующимися гребнями и пазами, количество которых возрастает, а высота и глубина уменьшаются в направлении от центра к периферии электродов, при-чем гребнн каждого электрода расположены с зазором в пазах между гребнями дрзтого электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Павловский А. И. и др., статья «Генератор высоковольтных импульсов с многокабельной разводной, журнал ПТЭ, 1976, N° 3, с. 134-135.

2.Зотов Е. В. и Красовский Р. Б. статья «Многоканальный генератор высоковольтных наносекуидных импульсов. ПТЭ, 1976, № 2, с. 91-92.

3.Босамыкин В. С. н др. статья «Система синхронного запуска с наносекундиой точностью 48 многоканальных разрядников на 50 кВ. Газоразрядные приборы. Труды конференций по электронной технике, вып. 2 (18), М., Электроника, 1970, с. 95 --Wmm.

Фиг.2.