КОММУТАТОР Советский патент 1994 года по МПК H03K17/16 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в мощных генераторах высоковольтных импульсов наносекундной длительности, в генераторах импульсных токов большой мощности, в сильноточных ускорителях заряженных частиц и т.д.

Известен коммутатор, содержащий два основных электрода, запускающий электрод в виде иглы, расположенный в одном из основных электродов и изолированный от него генератор высоковольтных импульсов.

Недостатком коммутатора является сложность схемы запуска, обусловленная наличием дополнительного генератора высоковольтных импульсов, а также нестабильность запуска при резком уменьшении напряжения на основных электродах разрядника.

Известен коммутатор, выполненный в виде разрядника с двумя основными и одним управляющим электродами, у которого между основными электродами включен резистивный делитель напряжения, соединенный средним выводом с управляющим электродом.

Недостатком данного коммутатора является низкая надежность его работы при резком снижении напряжения между основными электродами.

Цель изобретения - повышение надежности работы коммутатора при резком снижении напряжения на основных электродах.

Поставленная цель достигается тем, что в коммутаторе, выполненном в виде разрядника с двумя основными и одним управляющим электродами, у которого между основными электродами включен резистивный делитель напряжения, соединенный средним выводом с управляющим электродом, между управляющим электродом и одним из резисторов делителя напряжения включена индуктивность.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема коммутатора.

Коммутатор содержит управляемый разрядник 1, состоящий из двух основных электродов 2, 3 и управляющего электрода 4, делитель напряжения из резисторов 5, 6 и катушки 7 индуктивности. Делитель напряжения крайними выводами соответствующих резисторов 5 и 6 соединен с основными электродами управляемого разрядника 1, а точкой соединения второго вывода резистора 5 и вывода катушки 7 индуктивности - с управляющим электродом 4.

Работа коммутатора происходит следующим образом.

Допустим, что управляемый разрядник установлен в формирующей линии (на чертеже не показана). После зарядки ее за время t₃, напряжение на зазорах управляемого разрядника 1 делится пропорционально сопротивлениям резисторов 5 и 6. При резком снижении напряжения на основных электродах 2 и 3 на катушке 7 индуктивности появится скачек напряжения, приводящий к изменению потенциала управляющего электрода 4 по сравнению с потенциалом, задаваемым делителем напряжения на резисторах 5 и 6. В результате этого в разряднике между основными электродами 2 и 3 возникает искажение электрического поля. Причем в зазоре между основными и управляющими электродами 2 и 4 напряжение существенно выше, чем между управляющим электродом 4 и другим основным электродом 3.

Эти условия должны существовать в управляемом разряднике в течение времени 10^-8С, равном времени запаздывания пробоя управляемого разрядника. Это достигается соответствующим выбором величины катушки 7 индуктивности.

Далее после пробоя зазора между основным и управляющим электродами 2 и 4 напряжение прикладывается к другому зазору. Для стабильного во времени пробоя этого зазора напряжение на коммутаторе не должно быть меньше (0,3-0,4) ˙U_о, где U_о - максимальное напряжение на коммутаторе, на которое рассчитаны зазоры.

Коэффициент 0,3-0,4 объясняется снижением пробивной напряженности для неоднородного поля. В однородном же поле этот коэффициент обычно не более 0,5. Таким образом, после замыкания первого зазора второй замыкается также в неоднородном поле с малым временем запаздывания.

Предложенный коммутатор можно использовать в установках, где скорость коммутации тока с одним разрядным каналом ≅ 10¹³. В случае, когда требуется большая скорость коммутации необходимо использовать параллельное включение нескольких разрядников.

Использование коммутаторов согласно данному изобретению расширяет возможности генераторов наносекундных импульсов, построенных на их основе, за счет стабилизации параметров генерируемых импульсов.

КОММУТАТОР, выполненный в виде разрядника с двумя основными и одним управляющим электродами, у которого между основными электродами включен резистивный делитель напряжения, соединенный средним выводом с управляющим электродом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при снижении напряжения на основных электродах, между управляющим электродом и одним из резисторов делителя напряжения включена индуктивность.