Способ управления срабатыванием разрядника со скользящим разрядом Советский патент 1982 года по МПК H01T5/00 

Изобретение относится к электро гехнике, преимущественно к поикладной электротехнике/ и может быть использовано при создании быстродействующих систем коммутации емкостных накопителей средних и больших энергий в различных электрофизических установках, применяемых для получения высокотемпературной плазмы и в электротехнолоши.

В емкостных накопителях средних и больших энергий. где импульсные токи достигают 10 А применяются коммутирующие системы, использующие многоканальную форму газового разряда.

Известен способ управления срабатыванием многоканального разрядника путем подачи высоковольтного быстронарастающего поджигающего импульса напряжения на управлягаций электрод, расположенный асимметрично между основными электродами, причем полярность поджигающего импульса выбирается противоположной полярности напряжения на основном высоковольтном электроде .

Быстронарастающий поджигающий импульс (dU dt 8-10%/c) обеспечивает значительное перенапряжение в

обоих промежутках,благодаря чему на управляющем электроде образует- . ся большое количество стримеров, образующих разрядные каналы.

Однако при замыкании стримерами разрядного промежутка ток будет значительным толь.ко в тех каналах, которые замкнули промежуток при напряжении, от.пичающемся от максималь10ного в пределах нескольких процентов. Таким образом, при данном способе управления не обеспечивается стабильное формирование многоканального разряда. Число токоне15сущих каналов невелико, от разряда к разряду меняется и носит случайный характер.

Известен также способ управления срабатыванием высоковольтного раз20рядника со скользящим разрящЬм, содержащего размещенные на одной поверхности диэлектрика два основных электрода и находящийся между ними управляющий электрод, путем форми25рования многоканального скользящего разряда в газовой среде, граничащей с твердым диэлектриком с помощью подачи поджигающего импульса на управляющий электрод, полярность ко30торого является отрицательной и противоположной по отношению к полярности основного напряжения. При таком способе управления сра батыванием заполнение каналами скол ,эящего разряда разрядного промежутк зависит, в основном, от параметров поджигаклдего импульса, а именно, от его амплитуды и скорости нарастания. При обеспечении стабильного формирования поджигакяцего импульса высокого напряжения с амплитудой не менее и скоростью нарастания не ниже в искровом : промежутке формируется многоканальный разряд с шагом между каналами равным 2, 2. Однако данный способ управнеия не обеспечивает нужное число токонесущих каналов в крупных установках , где требуется достижение больш скорости коммутации. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спо соб управления срабатыванием разряд ника со скользящим разрядом, содержащего размещенные на поверхности диэлектрика высоковольтный и заземленный основные электроды и находящийся между ними управляющийэлек род, путем подачи на управляющий электрод импульса напряжения аперио дической формы полярностью, согласн с полярностью напряжения на основно высоковольтном электроде. Известный .способ управления срабатыванием раз рядника обеспечивает улучшенную синхронизацию работы многих разрядн ков, используемых для параллельной работы З. Недостатком известного способа является то, что число токонесущих каналов при таком управлении невели ко между ними велик и равен , что не позволяет применять его в установках с высокой скоростью коммутации, требующих получение многоканального скользящего разряда с повышенной плотностью заполнения каналов (шаг между каналами 1, и менее). Целью изобретения является повышение скорости коммутации путем увеличения числа токонесущих канало и стабильности их формирования. Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления сра батыванием разрядника со скользящим разрядом, содержащего размещенные на поверхности диэлектрика высоковольтный и заземленный основные эле роды и находящийся между ними управляющий электрод, путем подачи на управляющий электрод импульса на пряжения апериодической формы поляр ности , согласной с полярностью напряжения на основном высоковольтном электроде, амплитуду апериодического импульса устанавливают из усло1вия формирования на поверхности диэлектрика незавершенного многоканального скользящего разряда на длину, превышающую половину расстояния между управляющим и основными электродами, а затем - с выдержкой времени, не превышающей время деионизации указанного незавершенного скользящего разряда, подают на управляющий электрод импульс напряжения, полярность которого противоположна по.лярности напряжения апериодического импульса. На чертеже схематически показаны разрядник со скользящим разрядом и схема для реализации предлагаемого способа управления его срабатыванием. Разрядник содержит высоковольтный 1 и заземленный 2 основные электроды, размещенные на поверхности диэлектрика 3. В промежутке между основными электродами 1 и 2 установлен управляющий электрод 4. При срабатывании разрядника 5 на управляющий электрод 4 подается апериодический импульс напряжения с амплитудой . При этом полярность апериодического импульса напряжения выбирается согласной с полярностью напряжения на основном высоковольтном электроде 1. Фронт апериодического импульса напряжения составит не более SlO c, а скоростью нарастания напряжения составляет dU/dt , На фронте этого импульса по поверхности диэлектрика 3 происходит развитие незавершенного многоканального скользящего разряда, образовавшиеся стримеры которого развиваются на длину, немного превышающую половину расстояния между управляющим 4 и основными электродами 1 и 2. Ток, протекающий через емкость диэлектрика 3 заряжает его поверхность знаком напряжения управляющего импульса. Спад апериодического импульЪа определяется разрядным сопротивлением и величина его выбираетг ся такой, чтобы длительность, спада импульса была больше времени деионизации стримеров и разряда поверхности диэлектрика 3. Через интервал времени At, не превышающий время деионизации незавершенного скользящего разряда, срабатывает разряд 6 и на управляквдкй электрод 4 через обостритель 7 подается импульс напряжения, полярностью противоположной полярности апериодического импульса и параметрами и , dU/dt . Перемена знака напряжения на управляющем электроде 4 вызывает резкое усиление электрического поля и быстрый рост перенапряжения у кромки управляющего электрода 4, что вы