Управляемый газонаполненный раз-РядНиК Советский патент 1981 года по МПК H01T3/00 

I

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при создании газоразрядных приборов, например управляемых газонаполненных разрядников с малой величиной напряжения управления .и высокой стабильностью времени запаздывания срабатывания.

Известен управляемый газонаполненный разрядник «тригатронного типа, содержащий анод, катод и управляющий электрод, расположенный внутр 1 катода и отделенный от него изоляционной втулкой 1.

Недостатками такой конструкции являются большай величина напряжения управления.и ограниченный срок службы в сильноточном режиме.

Известен также газонаполненный разрядник, содержащий анод, катод, выполненные в виде колец, и управляющий электрод между ними, выполненный в виде диска, вывод которого расположен в отверстии катода. Управляющий электрод находится в непосредственной близости от катода. Разрядник такой конструкции имеет большой срок службы при работе в сильноточном режиме и малую величину напряжения управления 2.

Недостатками данного разрядника являются низкая стабильность времени запаздывания срабатывания и узкий диапазон рабочих напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый газонаполненный разрядник, содержащий противостоящие анод и катод, в зазоре между которыми расположен управляющий электрод с выводом, установленным по отношению к нему с зазором в отверстии катода внутри изоляционной втулки. Разрядник такой конструкции имеет широкий диапазон рабочих напряжений и малое время запаздывания срабатывания 3.

Недостатками этого разрядника являются большая величина напряжения управления и низкая стабильность времени запаздывания срабатывания.

Цель изобретения - повышение стабильности срабатывания в широком диапазоне управляющих напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что управляемый газонаполненный разрядник, содержащий противостоящие анод и катод, в зазоре между которыми расположен управляющий электрод с выводом, установленным

по отношению к нему с зазором в отверстии катода внутри изоляционной втулки, снабжен дополнительным электродом, который выполнен в виде двух полых цилиндров, коаксиально установленных снаружи и внутри указанной изоляционной втулки и сопряженных по ее обращенному к управляющему электроду торцу, и отделен от управляющего электрода и катода дополнительно введенной изоляционной втулкой, причем внутренний цилиндр дополнительного электрода расположен с искровым зазором по отнощению к выводу управляющего электрода.

Уменьщение величины напряжения управления и , повыщение стабильности времени запаздывания срабатывания достигаются за счет переходного процесса, вызванного поочередным пробоем двух зазоров; зазора между дополнительным электродом и выводом управляющего электрода и зазора между управляющим электродом и его выводом.

Переходной процесс способствует увеличению величины напряжения между управляющим электродом и катодом по сравнению с величиной напряжения, подаваемого на вывод управляюц его электрода, на величину амплитуды колебаний свободной составляющей переходного процесса.

Повыщение стабильности времени запаздывания срабатывания разрядника осуществляется из-за больщой крутизны изменения напряжения свободной составляющей переходного процесса.

На фиг. 1 схематически показана конструкция предлагаемого разрядника; на фиг. 2 эквивалентная схема замещения разрядника с учетом межэлектродных емкостей; на фиг. 3 - кривые изменения во времени t: а) напряжения Ui между дополнительным электродом и катодом; б) напряжения U между дополнительным и управляющим электродами; в) напряжения Оз между управляющим электродом и катодом.

Управляемый газонаполненный разрядник содержит анод 1, катод 2, управляющий электрод 3 между ними, вывод 4 управляющего электрода, расположенный в отверстии катода 2 и отделенный от него изоляционной трубкой 5, дополнительный электрод 6, выполненный в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, сопряженных между собой со стороны управляющего электрода 3, расположенный между управляющим электродом 3 и его выводом 4 и отделенный от управляющего электрода 3 и катода 2 изоляционной втулкой 7. Между управляющим ..электродом 3 и его выводом 4 имеется зазор 8, между дополнительным электродом 6 и выводом 4 управляющего электрода - зазор 9.

Разрядник работает следующим образом.

При подаче высоковольтного управляющего импульса напряжения U на вывод 4

управляющего электрода происходит заряд конструктивных емкостей разрядника (фиг. 2) образованных электродами разрядника.

Конструктивная емкость 10 между выводом 4 управляющего электрода и дополнительным электродом 6 заряжается до напряжения, при котором происходит пробой зазора 9, при этом разность потенциалов на конструктивной емкости 10 нейтрализуется, и конструктивная емкость 11 между дополнительным электродом 6 и катодом 2 заряжается до амплитудного значения импульса напряжения управления.

В результате пробоя зазора 9 конструктивная емкость 12 между управляющим электродом 3 и его выводом 4 и конструктивная емкость 13 между дополнительным электродом 6 и управляющим электродом 3 соединяются параллельно, поэтому напряжение, до которого стремятся зарядиться эти конструктивные емкости, определяется соотнощением их суммарной величины с одной стороны, и величины эквивалентной емкости, определяемой величинами конструктивных емкостей 14 (между управляющим электродом 3 и катодом 2), 15 (между управляющим электродом 3 и анодом 1)

5 и 16 (между анодом 1 и катодом 2). Емкости 15 и 6 соединены последовательно. В реальной схеме включения параллельно емкости 16 подключается накопитель энергии больщой емкости, поэтому величина эквивалентной емкости определяется суммарной

величиной емкостей 14 и 15.

В предлагаемой конструкции разрядника суммарная величина емкостей 12 и 13 несколько ниже суммарной величины емкостей 14 и 15, поэтому амплитуда напряжения,

J до которого стремятся зарядиться емкости 12 и 13, более половины амплитудного значения напряжения управления. При некотором значении напряжения на емкостях 12 и 13 происходит пробой зазора 8, в результате чего емкость 12 нейтрализуется, а в контуре,

0 состоящем из емкости 13 и искровых каналов разряда в зазорах 8 и 9, возникает переходной колебательный процесс с амплитудой первой полуволны, равной напряжению пробоя зазора 8.

5,г

Как видно из эквивалентной схемы замещения (фиг. 2), напряжение между управляющим электродом 3 и катодом 2 равно суммарному напряжению на конструктивных емкостях 11 и 13. Так как напряжение на

0 емкости 11 достигает амплитудного значения напряжения управления, то увеличение разности потенциалов между управляющим электродом 3 и катодом 2 происходит за счет свободной составляющей (напряжение емкости 13) переходного процесса, вызванного

5 пробоем зазора 8 между управляющим электродом 3 и его выводом 4, что обеспечивает снижение напряжения управления примерно в 1,5 раза.

Представленная на фиг. 3 форма изменения напряжения на отдельных элементах схемы замещения разрядника поясняет процессы, происходящие в разряднике при воздействии импульса напряжения управления.

Моменты времени to, t, и t, указанные на фиг. 3, соответствуют началу приложения импульса напряжения управления, пробою зазора 9 между дополнительным электродом 6 и выводом 4 управляющего электрода и пробою зазора 8 между управляющим электродом 3 и его выводом 4.

Стабилизация времени запаздывания срабатывания осуществляется за счет больщой крутизны изменения напряжения на емкости между управляющим 3 и дополнительным 6 электродами (период колебания напряжения составляет несколько единиц НС), что обеспечивает разброс времени срабатывания разрядника порядка десяти НС.

Таким образом, предлагаемая конструкция разрядника позволяет уменьщить величину напряжения управления примерно в 1,5 раза и значительно повысить стабильность времени запаздывания срабатывания разрядника (разброс времени запаздывания срабатывания составляет порядка десяти НС)

Предлагаемый разрядник найдет широкое применение в специальной аппаратуре в качестве быстродействующего ключа, в системах для защиты мощных дорогостоящих изделий и в специальных областях науки и техники.

Формула изобретения

Управляемый газонаполненный разрядник, содержащий противостоящие анод и катод, в зазоре между которыми расположен управляющий электрод с выводом, установленным по отношению к нему с зазором в отверстии катода внутри изоляционной втулки, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности срабатывания в широко.м диапазоне управляющих напряжений, он снабжен дополнительным электродом который выполен в виде двух полых цилиндров, коаксиально установленных снаружи и внутри указанной изоляционной втулки и сопряженных по ее обращенному к управляющему электроду торцу, и отделен от управляющего электрода и катода дополнительно введенной изоляционной втулкой, причем внутренний цилиндр дополнительного электрода расположен с искровым зазором по отношению к выводу управляющего электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. .А-вторское свидетельство СССР .NO 605279. кл. Н 01 Т 3/00, 1977.

2.Патент Франции № 1394234, кл. Н 02 D, 1965.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2636680/18-25, кл. Н 05 Н 1/00, 1978.