Разрядник Советский патент 1983 года по МПК H01T7/00 

(54) РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к управляемым разрядникам, и может быть широко использовано в экспериментальной физике для создания генераторов импульсов тока.

Известны управляемые коммутаторы каскёщные разрядники, содержащие основные электроды и управлякиций электрод, расположенный в разрядном промежутке С 1 )

Недостатком известных разрядников является то j,-что при высокой частоте следования импульсов и продолжительной работе разрядника, разрядный промежуток теряет злектрическую прочность, возникают самопроизвольные пробои, что приводит к появлению паразитных импульсов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является разрядник, содержащий электроды, образую- щие разрядный промежуток, в котором размещен перемещаемый да электрик, ,снабженный механизмом перемещения. Электроды выполнены в виде неподвижных дисков с набором дискретных элементов, обеспечивающих зажигание разряда, причем дискретные элементы расположены на диске по окружности. /

Между дисковыми электродами распоЛожен вращающийся диэлектрический jcpiCK с системой отверстий. В процессе 5 работы при совпсщении отверстия с

дискретнь 1И элементами электродов происходит срабатывание разрядникаП2J.

Недостатком известного устройстIQ ва является малый ресурс работы,обусловленный выгоранием краев отверстий в диске. Кроме того, ограничен диа,пазон амплитуды и длительности коммутируемых импульсов, так как чём больше- амплитуды или длительность

15 коммутируемых импульсов, тем дольше восстанавливается электрическая прочность разрядного промежутка и,следовательно, необходимо быстрее вводить диэлектрик после разряда в разрядный

20 промежуток. Однако введение диэлектрика в разрядный промежуток с большей скоростью возможно лишь при увеличении частоты вращения диска, т.е. при увеличении частоты комму-тируемых 25.импульсов. Невозможно использовать вращающийся разрядник для получения импульсов большей амплитуда и длительности при фиксированной частоте следования коммутируемых импуль30сов.

.Цель изобретения увеличение ресурса работы разрядника и расширение амплитуды и длительности коммутируеМЫХ ИГУ1ПУЛЬСОВ .

Поставленная цель достигается тем что в разряднике, содержащем электроды, образующие разрядный промежуток, в котором ,помещен перемещаемый элемент диэлектрика, снабженный механиэмом перемещения, перемещаемый элемент из диэлектрика выполнен в виде пластины с возможностью возвратно-поступательного перемещения в разрядном промежутке..

На фиг. 1 показан конструктивного выполнения генератора с пере мещающимся диэлектриком, на фиг, 2 положение диэлектрика, при котором разряд возможен; на фиг. 3 - прлолсенив диэлектрика, при котором разряд не происходит,

Схема ключает высоковольтный источник 1 питания, конденсаторную батарею 2; возвратный механизм (мембрану 3, нагрузку 4, диэлектрик 5, электроды6 и 7, поршень 8/.профилированное вращающееся колесо 9, ось 10 вращения, двигатель 11, Возвратный механизм 3 прижимает 8, жестко связанны.й с диэлектриком 5, к профилированному колесу 9,При вращении профилированного колеса (зубчатого колеса) диэлектрик совершает колебательные движения.

Разрядник работает следующим об. разом. .

Конденсаторная батарея 2 заряжается от источника 1 высокого напряжения, напряжение прикладь5рается к электродам б и 7. Когда диэлектрик 5 находится в разрядном промежутке, пробоя не происходит. После выйода диэлектрика (из-за перенапряжения.} происходит срабатывание разрядника, разряд батареи 2 и. появление импульса на нагрузке 4, после чего механизм, состоящий из двигателя 11, оси 10, профилированного колеса Э, поршня 8 и мембраны 3, снова вводит диэлектрик в разруедный промежуток и восстанавливает его электрическую прочность, а конденсаторная ба ларея начинает заряжаться.

В настоящее время достигнуты скорости вращения свыше 3 10 об/мин, т.е. 5 кГц. Чем меньше частота вращения колеса, тем большее число зубьев необходимо для достижения частоты генерирования порядка 10 кГц возрастают размеры колеса, вес и т.д., поэтому необходимо работать на В1яиоких частотах с малым числом зубьев. На чертежах показано профилированное колесо с двумя зубьями. Высота зуба & должна быть больше длины перекрытия S (фиг. 1-й 2J.

Длина перекрытия 5 должна удовлетворять условию

(a5-bi),,

(-1

где 1i - толщина диэлектрика/

а электрическая прочность

материала диэлектрика; ЕЙ - электрическая прочность

поверхности диэлектрика, ig - электрич.еская прочность воздуха, . ;

При условии Cl) разряда ке проиэой дет при положении диэлектрика, показанном на фиг. 1 и 3.

При вращении, зубчатого колеса диэлектрик выходит из разрядного промежутка (фиг. 2), электрическая прочность которого резко уменьшается,происходит срабатывание и разрядка ба:та реи на нагрузку за время ,где Н - ширина зуба, Ш- скорость.вращения, R - радиус (фиг. 2), Электрическая прочность после разряда конденсаторной батареи имеет не нулевое значение, и горение дуги возможно при напряжениях больших 0,1 Up, где Upпробивное (коммутируемое) напряжение Отедовательно диэлектрик должен быть полностью введен (фиг. 3) за время, равное (-Rg С( 0,9) , где R - заряд нов сопротивление конденсаторной батареи , которое входит в высоковольтный источник, с - емкость батареи (полученное выражение следует из равенства 0,1-Up Up(. Из полученного выражения, зная частоту. вращения колеса, легко найти высоту зуба L. Далее происходит заряд батареи до рабочего напряжения, время зapядкиtr ЗRg С, причем , .

При срабатывании разрядника выгорает, в отличие от прототипа,только край диэлектрической пластины, что позволяет довольно полно использоват диэлектрик в течение продолжительного времени, т.е. ресурс работы paa-.i рядника увеличивается. Предлагаемый разрядник позволит расигарить диапазон амплитуды и длительности коммутируемых импульсов так как скорость введения диэлектрической пластины в разрядный промежуток не зависит от частоты следования коммутируемых импульсов. Частота следования коммутируемых импульсов определяется частотой выведения диэлектрика из разрядного промежутка. Данная конструкция позволит также выбирать наилучший режим управления разрядником,так как возможна регул {ровка величины выведения диэлектрической пластины, из разрядного промежутка.

Формула изобретения

Разрядник, содержащий электроды, образующие разрядный промежуток, в

котором помещен перемещаемый элемент из диэлектрика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения ресурсов работы разрядника и расширения диапазона амплитуды и длительности коммутируемых импульсов, пере-, мещаемый элемент из диэлектрика выполнен в виде пластины с возможностью возвратно-поступательного перемещения в разрядном промежутке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

М., 1970, с. 184-185.

«г./

г2

Фиг.З