Управляемый коммутатор Советский патент 1981 года по МПК H01T1/00 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ КОММУТАТОР

t

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и предназначено для использования в устройствах формирования импульсов напряже- j ния с крутым фронтом.

Известны управляемые коммутаторы, содержащие два электрода и диэлектрик, расположенный в межэлектродном промежутке С

Наиболее близким к предлагаемому является управляемый коммутатор, содержащий два противостоящих плоских электрода, разделенных слоем сменного твердого, диэлектрика, и устройство для механического разрушения твер- «5 дого диэлектрика Г2.

Недостатком такого коммутатора является невозможность синхронизации запуска коммутатора и регистрации срабатывания, что приводит к частичной « потере информации при регистрации и исследовании временных характеристик коммутатора и всего устройства для формирования импульсов напряжения с крутым фронтом. Этот недостаток присущ всему классу кo лмyтaтopoв с механическим разрушением диэлектрика, для.которых характерна существенная разница во временных масштабах процессов срабатыван}1я коммутатора 30

и устройства для разрушения диэлектрика, что и обуславливает сложность обеспечения синхронизации вышеупомянутых процессов. Так, например, управляемый коммутатор с электромагнитным приводом устройства для механического разрушения диэлектрика позволяет формировать импульсы напряжения, длительность фронта у которых составляет порядка с, в то время как собственное время срабатывания электромагнитного привода порядка 10 с.

Цель изобретения - обеспечение синхронной с запуском коммутатора регистрации Ьрабатывания.

Указанная цель достигается тем, что управляемый коммутатор, содержащий два противостоящих плоских электрода, разделенных слоем сменного твердого диэлектрика, и устройство для механического разрушения твердого диэлектрика, снабжен дополнительным слоем твердого диэлектрика и токопроводящим вкладыпем, который расположен между указанными слоями твердо.го диэлектрика и подключен через делитель напряжения к,- дополнительно введенному измерительному блоку.

Измерительный блок содержит аппаратуру, позволяющую производить регистрацию и исследование временных характеристик кo Iмyтaтopa и всего устройства для формирования импульсов напряжения с круть 1 фронтом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого управляемого коммутатора в случае выполнения обоих слоев диэлектрика и токопроводящего вкладыша сменными; на .фиг. 2 вариант исполнения коммутатора в случае стационарной установки одного из слоев диэлектрика и токопроводящего вкладыша.

Коммутатор содержит два плоских электрода 1 с отверстиями 2, слои 3 и 4 твердого диэлектрика, расположенные в межэлектродном промежутке, устройство для механического разрушения обоих (фиг. 1) или одного (фиг, 2) из слоев твердого диэлектрика, состо пдее из механического или электромагнитного привода 5 и системы б металлических игл. Между слоями 3 и 4 диэлектрика расположен один (фиг. 2) или несколько (фиг. 1) токопроводящих вкла-. дышей 7, каждый из которых, находясь в межэлектродном промежутке, связан через высоковольтный делитель 8 напряжения с измерительным блоком 9.

В рассечку кабеля 10, соединяющего высоковольтный делитель 8 напряжения и измерительный блок 9 помещен разделительный конденсатор 11. Коммутатор йключен в разрядную цепь устройства для формирования импульсов напряжения, состоящего из емкостного накопителя 12 энергии, предлагаемого коммутатора и нагрузки 13.

В случае выполнения обоих слоев 3 и 4 твердого диэлектрика сменными {фиг. 1), эти слои могут представлять собой в совокупности соединенную с блоком протяжки многослойную ленту, набранную из рулонной кабельной или конденсаторной бумаги, пропитанной жидким диэлектриком, равномерно по всей длине которой между слоями размешены токопровод11 щие вкладыши 7.

Во втором варианте предлагаемого управляемого коммутатора (фиг. 2 )слой: 3 твердого диэлектрика является сменным и представляет собой ленту, соединенную с блоком протяжки, слой 4 выполнен в виде неподвижно установленной .прокладки, а вкладьш 7 установлен непод: вижно, причем слой 4 диэлектрика (прокладка) и вкладыш 7 выполнены соответственно с отверстиями 14 и 15 для прохода металлических игл б.

Коммутатор работает следующим образом.

После подачи управляющего воздействия на привод 5 устройства для механического раьрушения диэлектрика, последний подает металли1еские иглы 6 через отверстие 2 в плоском верхнем электроде 1 в направлении, указанном

на фиг. 1 и 2 стрелкой. Иглы 6, входя в межэлектродный промежуток, механически разрушают сменный слой диэлектрика (фиг. 2) или оба слоя диэлектрика (фиг. 1), изменяя при этом J электрическое поле межэлектродного промежутка таким образом, что при этом

Е ЕС, где (.., - статическая электрическая

Qпрочности промежутка,

Е - напряженность поля в промежутке .

Вследствие этого происходит электрический пробой той части сменного диэлектрика, которая не успевает разрушаться механически с помощью металлических игл 6, а затем - и разряд емкостного накопителя 12 энергии на нагрузку 13. В процессе электрического пробоя сменного диэлектрика и продвижения канала разряда в мёжэлектродном промежутке высокое напряжение попадает на металлический вкладыш 7, находящийся до этого под неопределенным потенциалом, зависящим от величины сопротивления утечек диэлектрика.

В момент достижения канала разряда металлического вкладыша 7 напряжение на нем резко возрастает до величины зарядного напряжения емкостного накопителя 12 энергии, которое че-рез высоковольтный делитель 8 напряжения со скоростью, близкой к скорости света, попадает на измерительный блок 9, позволяя тем самым обеспечить синхронизацию запуска коммутатора и измерительного блока 9. Разделительный конденсатор 11 служит для защиты от попадания постоянной составляющей напряжения с высоковольтного делители 8 на измерительный блок 9. После срабатывания коммутатора обеспечивает&я протяжка с дозированным шагом-слоя 3 сменного диэлектрика (фиг. 2) или обоих слоев 3 и 4 диэлектрика вместе с токоj проводящими вкладышами 7 (фиг. 1).

При этом в коммутаторе по фиг. 2 заменяется только слой 3 сменного диэлектрика, а слой 4 диэлектрика (прокладка) и вкладыш 7 остаются.

0 Таким образом, по сравнению с известными предлагаемый управляемый коммутатор позволяет получить более полную информацию при регистрации и . исследовании временных характеристик

е коммутатора и всего устройства для формирования импульсов напряжения с крутым фронтом.

Формула изобретения Управляемый коммутатор, содержащий два противостоящих электрода, разделенных слоем сменного твердого диэлектрика, и устройство для механического разрушения твердого диэлектрика, отличающийся 5 тем, что, с целью обеспечения синкронной с запуском коммутатора регистрации срабатывания, он снабжен дополнительным слоем твердого диэлектрика и токопроводящим вкладьпием, который расположен между указанными слоями твердого диэлектрика и подключен через делитель напряжения к дополнительно введйнному измерительному блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 2. Алексеев в.д. и др. Малоиндук-, тивный управляемый разрядник с твер ™1 о 7 Р ° 1975, 6, с. 112 - 113.