Управляемый разрядник Советский патент 1981 года по МПК H01T5/00 

Изобретение относится к электрофизике, а именно к конструкциям сильноточных разрядников и может быть использовано для высокоскоростного включения импульсных накопителей (емкостных, индуктивных, взрывных и т.д.) энергии на нагрузку вэлектрофизических установках, предназначенных для получения сверхсильных магнитных полей, формообразовани металлов в электротехнике. По основному авт. св. № 527786 известен управляемый разрядник,-содержащий токоподводящие шины, два ос электрода и один управляющий расположенный между основными, диэле Трик и канал инициирующего импульса например кабель, подключенный одним полюсом к управляющему электроду, в котором для уменьшения индуктивное ти, расширения диапазона управляемости и увеличения пропускной способ ности по току, электроды разрядника размещены на одной стороне повёрхнос ти диэлектрика, с толщиной меньшей, чем минимальные расстояния между электродами, а противоположная сторона поверхности диэлектрика снабжен токопроводом, электрически соеди- ненным с -одним из основных электродо и другим полюсом канала инициирующего импульса. Такая конструкция разрядника с электродами,протяженными вдоль поверхности диэлектрика в направлении, перпендикулярном направлению тока, дает возможность сформировать многоканальный скользящий разряд, переходящий в плазменный слой между электродами вдоль всего периметра электродов. Благодаря малой толщине диэлектрика, между слоем разрядной плазмы и обратным токопроводом обеспечивается резкое снижение индуктивности разрядника. Развитие разряда с протяженной плоской поверхности электрода обеспечивает малые плотности тока на электроде, высокую эрозионную стойкость электродов и диэлектрика и, соответственно, высокую пропускную способность. Разрядник имеет максимальный диапазон управляемости по напряжению и высокую точность синхронизации. Недостаток этого разрядника проявляется при использовании его в режиме многократной коммутации тока с линейной плотностью 50 кА/см и более, ЕСЛИ в качестве диэлектрика, по которому развивается многоканальный

разряд, используется оргстекло, стеклотекстолит, полиэтилен или иной органический диэлектрик, то после нескольких сотен коммутаций мегаамперного .тока поверхностный слой диэлектрика, контактирующего с плазмой разрушается, что затрудняет формирование многоканального скользящего разряда. Протекание большого тока по уменьшенному числу каналов вызывает рост динамических нагрузок на диэлектрик и разрушает его.

Цель изобретения - повышение надежности многоканального срабатывания и срока службы.

Это достигается тем, что в известном управляемом разряднике содержащем токоподводящие шины, два основных электрода и один управляющий, расположенный между основными, диэлектрик и канал инициирующего им-пульса, например кабель, подключенны одним полюсом к управляющему электроду, электроды которого размещены на одной стороне поверхности диэлектрика, с толщиной меньшей чем минимальные расстояния между электродами, а противоположная сторона поверхности диэлектрика снабжена токопроводом, электрически соединенным с одним из основных электродов и другим полюсом канала инициирующего импульса, согласно данному изобретению, диэлектрик снабжен слоем вещества на рабочей поверхности, содержащего нитрид бора, например эпоксидной смолы с отве щителем и пластификатором, смешанной с мелкодисперсным порошком нитрида бора в весовом соотношении вес/ч: Эпоксидная смола с отвердителем и пластификатором 5 вес.ч. Нитрид бора 1 вес.ч. Упомянутый защитный слой является диэлектриком с высоким поверхностным сопротивлением порядка 10 ом/см Он обладает высокой стойкостью при импульсном кратковременном контакте с плазмой высокотемпературного искрового скользящего: разряда, коммутирующего ток длительностью 10-100 мкс В качестве основного диэлектрика, на который наносится защитный слой, целесообразно использовать стеклотекстолит марки СТЭФ, так как защитный слой, выполненный на основе эпоксидной смолы и эпоксидная смола, пропитывающая стеклоткань стеклотекстолита, склеиваются с высокой механической прочностью, и создают композицию, обладающую повышенной стойкостью к динамическим нагрузкам, создаваемым ударными волнами мегаамперного разряда.

На фиг. 1 представлен предлагаемый управляемый разрядник с многоканальным пробоем по поверхности диэлектрика, в разрезе; на фиг. 2 вид этого разрядника, сверху.

Разрядник содержит два основных электрода 1 и 2 в виде полос, между которыми расположен управляющий электрод 3 такой же конфигурации, обратный токопровод 4, отделенный от основных и управляющего электродов диэлектриком 5, содержащим на рабочей поверхности, на которой расположены электроды и по.которой развивается скользящий многоканальный разряд, слой 6 вещества, згицищающего диэлектрик 5 от .разрушения, источник 7 питания, подключенный к одному из основных электродов 1 и обратному токопроводу 4, нагрузку 8, подключенную к другому основному электроду 2 и обратному токопроводу 4 и кабель 9 инициирующего импульса, соединенный с управляющим электродом 3.

Предлагаемый разрядник работает следующим образом.

Импульс инициирующего разряда подается на управляющий электрод 3, от которого по направлению к основным электродам 1 и 2 развивается сетка каналов скользящего разряда. Каналы скользящего разряда развиваются от управляющего электрода 3 по поверхности .диэлектрика 5,.покрытого защитным слоем 6 вещества содержащего нитрид бора, например слоем эпоксидной смолы, смешанной с мелкодисперсным порошком нитрида бора в весовой пропорции 5:1, После завершения прорастания каналов скользящего разряда на осноные электроды последние оказываются замкнутыми и по сетке каналов идет ток разряда основного контура. Защитный слой предохраняет диэлектрик, по которому развивается скользящий разряд, от испарения под воздействие плазмы, обеспечивая коммутацию 500 разрядов с линейной плотностью тока около 50 кА/см, т.е. увеличивая число коммутируемых импульсов (по сравнению со 100-150 импульсами в разряднике без покрытия),

Повышение стойкости.диэлектрика при коммутации разрядником больших импульсных токов может быть Достигнуто не только нанесением на его поверхность защитного слоя, но и добавлением нитрида бора в состав само эпоксидной смолы при изготовлении стеклотекстолита. При этом сохраняется основной отличительный признак предлагаемого изобретения: наличие на поверхности диэлектрика контактирующего с плазмой слоя вещества, содержащего нитрид бора и повышающего эрозионную стойкость диэлектрик Однако сам диэлектрик в этом случае будет более монолитным и при испарении участков, прилегающих к его поверхности, диэлектрик сохранит работоспособность. Такой диэлектрик

можно использовать в конструкциях со значительно большим сроком службы и при токовых нагрузках превышающих 50 кА/см.

Формула изобретения Управляемый разрядник по авт. св. № 527786, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности многоканального срабатывания и срока службы, диэлектрик снабжен слоем вещества на. рабочей поверхности, содержащего нитрид бора, например эпоксидной смолы с отверди2 телем и пластификатором, смешанной с мелкодисперсным, порсяиком нитрида бора в весовом соотношении 5:1.

в