RU2207647C1 - Switching device - Google Patents
Switching device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2207647C1 RU2207647C1 RU2001133611/09A RU2001133611A RU2207647C1 RU 2207647 C1 RU2207647 C1 RU 2207647C1 RU 2001133611/09 A RU2001133611/09 A RU 2001133611/09A RU 2001133611 A RU2001133611 A RU 2001133611A RU 2207647 C1 RU2207647 C1 RU 2207647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bus
- generator
- section
- output
- switching device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сильноточной импульсной электроэнергетике, а более конкретно к средствам коммутации тока в устройствах с индуктивным накопителем энергии (ИНЭ). The invention relates to high-current pulsed electric power, and more specifically to means for switching current in devices with inductive energy storage (INE).
Из уровня техники известны коммутационные устройства для вывода энергии из ИНЭ в нагрузку, обеспечивающие бездуговую коммутацию, а также коммутационные устройства для вывода энергии из ИНЭ в нагрузку, в которых дуговой разряд, возникший в результате разведения электродов размыкателя, гасится путем подключения к разведенным на заданное расстояние электродам гасящего контура, включающего предварительно заряженные конденсаторы и индуктивности (см. Физика и техника мощных импульсных систем. Сб. статей под ред. акад. Е. П. Велихова, М., "Энергоатомиздат", 1987, с. 110-116, [1]). The prior art switching devices for outputting energy from the INE to the load, providing arc-free switching, as well as switching devices for outputting energy from the INE to the load, in which the arc discharge resulting from the dilution of the disconnector electrodes is extinguished by connecting to the diluted to a given distance electrodes of a quenching circuit, including pre-charged capacitors and inductances (see Physics and technology of high-power pulsed systems. Collection of articles, edited by Acad. E.P. Velikhova, M., "Energ oatomizdat ", 1987, p. 110-116, [1]).
Для осуществления переключения тока ИНЭ на нагрузку используются различные известные средства для коммутации цепей постоянного тока, имеющие различные технико-эксплуатационные характеристики. To carry out the switching of the INE current to the load, various known means are used for switching DC circuits having various technical and operational characteristics.
Время накопления энергии в ИНЭ обычно составляет 0,5-1 с, а длительность широко используемых импульсов составляет 0,02-0,1 мкс. Однако из уровня техники неизвестны мощные (от 102Вт и выше) размыкатели, способные обеспечить отношение длительности протекающего по ним тока ко времени коммутации более 100. Следовательно, для повышения эффективности вывода энергии из ИНЭ в нагрузку необходимо увеличивать это соотношение, например, уменьшением "паузы тока". В коммутационных устройствах для вывода энергии из ИНЭ в нагрузку, обеспечивающих бездуговую коммутацию, длительность "паузы тока" определяется временем, необходимым для разведения электродов размыкателя на заданное расстояние. Однако даже при использовании для разведения электродов размыкателя быстродействующих индукционно-динамических приводов, длительность "паузы тока" составит более 2 мс. В коммутационных устройствах для вывода энергии из ИНЭ в нагрузку, в которых используется дуговая коммутация, длительность "паузы тока" определяется временем восстановления электрической прочности вакуумного межэлектродного промежутка после гашения дугового разряда импульсом противотока, который генерируется путем подключения к электродам размыкателя гасящего контура. В этом случае (при использовании вакуумных размыкателей) для токов от одного до десяти килоампер время восстановления электрической прочности вакуумного межэлектродного промежутка не превышает 40 мкс, что по крайней мере в пятьдесят раз меньше длительности "паузы тока" в коммутационных устройствах с бездуговой коммутацией.The energy storage time in the INE is usually 0.5-1 s, and the duration of the widely used pulses is 0.02-0.1 μs. However, powerful breakers (from 10 2 W and higher) are not known from the prior art, capable of providing a ratio of the duration of the current flowing through them to the switching time of more than 100. Therefore, to increase the efficiency of energy output from the INE to the load, it is necessary to increase this ratio, for example, by decreasing " pause current. " In switching devices for outputting energy from the INE to the load, providing arc-free switching, the duration of the "current pause" is determined by the time required to dilute the breaker electrodes to a given distance. However, even when using high-speed induction-dynamic drives for diluting the breaker electrodes, the duration of the "current pause" will be more than 2 ms. In switching devices for outputting energy from the INE to the load, in which arc switching is used, the duration of the "current pause" is determined by the recovery time of the electric strength of the vacuum interelectrode gap after the arc discharge is quenched by a countercurrent pulse, which is generated by connecting a quenching circuit to the electrodes of the circuit breaker. In this case (when using vacuum circuit breakers) for currents from one to ten kiloamperes, the recovery time of the electric strength of the vacuum interelectrode gap does not exceed 40 μs, which is at least fifty times less than the duration of the "current pause" in switching devices with arc-free switching.
В результате дугового разряда в межэлектродном промежутке вакуумного размыкателя образуется смесь плазмы, металлического пара (материалов электродов), газа, присутствующего в материале электродов, в также капельная фракция. С момента возникновения "паузы тока" процесс эмиссии прекращается, однако межэлектродный промежуток вакуумного размыкателя остается заполненным ионами, электронами, металлическим паром, газом, а также капельной фракцией. Из уровня техники известно коммутационное устройство, обеспечивающее существенное снижение количества капельной фракции, образующейся в результате вакуумного дугового разряда в межэлектродном промежутке, и оказывающее доминирующее влияние на длительность восстановления электрической прочности вакуумного межэлектродного промежутка (авторское свидетельство СССР 196960, кл. Н 01 Н 33/66, 1967 [2]). As a result of an arc discharge, a mixture of plasma, metal vapor (electrode materials), gas present in the electrode material, and also a droplet fraction is formed in the interelectrode gap of the vacuum circuit breaker. From the moment a “current pause” occurs, the emission process stops, however, the interelectrode gap of the vacuum circuit breaker remains filled with ions, electrons, metal vapor, gas, and also a droplet fraction. A switching device is known from the prior art that provides a significant reduction in the amount of the droplet fraction generated as a result of a vacuum arc discharge in the interelectrode gap and has a dominant effect on the duration of restoration of the electric strength of the vacuum interelectrode gap (USSR author's certificate 196960, class N 01 H 33/66 , 1967 [2]).
Коммутационное устройство [2], взятое в качестве прототипа, как наиболее близкое к изобретению по совокупности существенных признаков, содержит вакуумированную камеру с первым и вторым входными выводами (соответственно катодным и анодным), неподвижный и подвижной электроды, установленные соосно вакуумной камере, а также две электрические шины в виде удлиненных пластин, которые размещены в вакуумированной камере параллельно друг другу. Первые концы первой и второй электрических шин соединены соответственно с первым и вторым входными выводами, при этом первая электрическая шина жестко и электрически соединена с неподвижным электродом, а вторая электрическая шина соединена посредством гибких токопроводов с подвижным электродом, установленным с возможностью обеспечения при его осевом перемещении одинакового по периметру его контактного элемента гарантированного зазора между ним и стенкой сквозного отверстия, выполненного во второй электрической шине со стороны ее первого конца. Кроме того, известное коммутационное устройство содержит систему однородного поперечного постоянного магнитного поля по всей длине электрических шин. The switching device [2], taken as a prototype, as closest to the invention in terms of essential features, contains a vacuum chamber with first and second input terminals (cathode and anode, respectively), a fixed and a movable electrode mounted coaxially to the vacuum chamber, as well as two electric buses in the form of elongated plates that are placed in a vacuum chamber parallel to each other. The first ends of the first and second busbars are connected respectively to the first and second input terminals, while the first busbar is rigidly and electrically connected to the fixed electrode, and the second busbar is connected by means of flexible conductors with a movable electrode that is installed to ensure the same during axial movement along the perimeter of its contact element of a guaranteed gap between it and the wall of the through hole made in the second electric bus from its side first end. In addition, the known switching device comprises a system of uniform transverse constant magnetic field along the entire length of the busbars.
Недостаток известного коммутационного устройства заключается в том, что при его использовании не обеспечивается высокая эффективность вывода энергии в нагрузку. A disadvantage of the known switching device is that when it is used, high efficiency of energy output to the load is not provided.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению высокой эффективности вывода энергии, накопленной за время порядка одной секунды, из ИНЭ в нагрузку за счет уменьшения до 0,02-0,1 мкс времени переключения тока ИНЭ в нагрузку. The present invention is aimed at solving the technical problem of ensuring high efficiency of the output of energy accumulated over a time of the order of one second from the INE to the load by reducing to 0.02-0.1 μs the time for switching the INE current to the load.
Поставленная задача решена тем, что коммутационное устройство, содержащее вакуумированную камеру с катодным и анодным входными выводами, неподвижный и подвижной электроды, установленные соосно в вакуумированной камере, а также первую и вторую шины в виде удлиненных пластин, размещенных в вакуумированной камере напротив друг друга и перпендикулярно оси, вдоль которой размещены неподвижный и подвижной электроды, при этом первые концы первой и второй шин соединены соответственно с катодным и анодным входными выводами, неподвижный электрод жестко и электрически соединен с первой сплошной шиной, подвижной электрод посредством гибких токоподводов соединен со второй шиной и размещен с возможностью обеспечения при его осевом перемещении одинакового по периметру его контактного элемента гарантированного зазора между ним и стенкой сквозного отверстия, выполненного во второй шине со стороны ее первого конца, согласно изобретению дополнительно содержит индукционно-динамический привод, по крайней мере один генератор плазмы, неуправляемый разрядник, генератор одиночных прямоугольных импульсов тока, размыкатель и блок управления с двумя управляющими входами и четырьмя выходами, вакуумированная камера снабжена катодным и анодным выходными выводами, соединенными соответственно со вторым концом первой и второй шин, вторая шина выполнена составной, первый и второй участки которой соединены последовательно между собой через неуправляемый разрядник, выход генератора одиночных прямоугольных импульсов тока соединен через размыкатель с первым участком второй шины вблизи места соединения с ней гибких токопроводов к подвижному электроду, выход генератора плазмы ориентирован в направлении промежутка между первой шиной и вторым участком второй шины, при этом подвижной электрод соединен с индуктивно-динамическим приводом, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый вход которого соединен с электрическим выходом индукционно-динамического привода, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющим входом генератора одиночных прямоугольных импульсов тока, управляющим входом размыкателя и управляющим входом генератора плазмы. The problem is solved in that the switching device containing the evacuated chamber with the cathode and anode input terminals, the fixed and movable electrodes mounted coaxially in the evacuated chamber, as well as the first and second buses in the form of elongated plates placed in the evacuated chamber opposite each other and perpendicular the axis along which the stationary and movable electrodes are placed, while the first ends of the first and second buses are connected respectively to the cathode and anode input terminals, the fixed electron One is rigidly and electrically connected to the first continuous bus, the movable electrode is connected to the second bus by means of flexible current leads, and it is arranged to ensure a uniform clearance between it and the wall of the through hole made along the perimeter of its contact element and the wall of the through hole made in the second bus from its side the first end, according to the invention further comprises an induction-dynamic drive, at least one plasma generator, an uncontrolled spark gap, a single direct current generator of angular current pulses, a circuit breaker and a control unit with two control inputs and four outputs, the evacuated chamber is equipped with a cathode and anode output terminals connected respectively to the second end of the first and second buses, the second bus is made integral, the first and second sections of which are connected in series through uncontrolled arrester, the output of the generator of single rectangular current pulses is connected through the disconnector to the first section of the second bus near the junction of flexible current conductors Dow to the movable electrode, the output of the plasma generator is oriented in the direction of the gap between the first bus and the second section of the second bus, while the movable electrode is connected to an inductive-dynamic drive, the control input of which is connected to the first output of the control unit, the first input of which is connected to the electrical output inductively -dynamic drive, the second, third and fourth outputs of the control unit are connected respectively to the control input of the generator of single rectangular current pulses, which controls the input ohm breaker and the control input of the plasma generator.
Кроме того, поставленная задача решена тем, что:
- либо расстояние между первой шиной и первым участком второй шины равно расстоянию между первой шиной и вторым участком второй шины;
- либо расстояние между первой шиной и первым участком второй шины меньше расстояния между первой шиной и вторым участком второй шины, при этом обращенные друг к другу концы первого и второго участков второй шины отогнуты на встречу друг другу.In addition, the task is solved by the fact that:
- either the distance between the first tire and the first section of the second tire is equal to the distance between the first tire and the second section of the second tire;
- either the distance between the first tire and the first section of the second tire is less than the distance between the first tire and the second section of the second tire, while the ends of the first and second sections of the second tire facing each other are bent to meet each other.
Преимущество предлагаемого коммутационного устройства перед известными заключается в том, что за счет одновременного использования связанных с блоком управления генератора одиночных прямоугольных импульсов тока и по крайней мере одного генератора плазмы, обеспечивается не только возможность осуществлять накопление энергии в ИНЭ в течение времени порядка одной секунды, гашение дугового разряда между подвижным и неподвижным электродами и создания сильного поперечного магнитного поля в межэлектродном промежутке после окончания "паузы тока", обеспечивающего повышение электрической прочности межэлектродного промежутка при давлении в вакуумированной камере не выше 5-10-4Торр., но быстрый разрыв тока (за время, равное 0,02-0,1 мкс) между шинами. Последнее обстоятельство позволяет получить импульс тока в нагрузке (подключенной к катодному и анодному выходным выводам) длительностью 0,02-0,1 мкс, иными словами существенно повысить эффективность вывода энергии из ИНЭ в нагрузку. Использование индукционно-динамического привода обеспечивает высокую начальную скорость перемещения подвижного электрода, а следовательно, снижает количество капельной фракции в межэлектродном промежутке, так как эрозионное воздействие дугового разряда на электроды тем больше, чем меньше расстояние между ними.The advantage of the proposed switching device over the known ones is that due to the simultaneous use of single rectangular current pulses associated with the control unit of the generator and at least one plasma generator, not only is it possible to store energy in the INE for a time of the order of one second, arc extinction discharge between the movable and fixed electrodes and the creation of a strong transverse magnetic field in the interelectrode gap after the end of current ", providing an increase in the electric strength of the interelectrode gap at a pressure in the evacuated chamber of not higher than 5-10 -4 Torr., but a fast current break (for a time equal to 0.02-0.1 μs) between the buses. The latter circumstance makes it possible to obtain a current pulse in the load (connected to the cathode and anode output terminals) with a duration of 0.02-0.1 μs, in other words, significantly increase the efficiency of energy output from the INE to the load. The use of an induction-dynamic drive provides a high initial speed of movement of the movable electrode, and therefore reduces the amount of droplet fraction in the interelectrode gap, since the erosive effect of the arc discharge on the electrodes is greater, the smaller the distance between them.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной выше совокупности существенных признаков требуемого технического результата. Естественно, что формы реализации изобретательского замысла не ограничены изложенным примером. The present invention is illustrated by a specific example, which clearly demonstrates the ability to achieve the above set of essential features of the desired technical result. Naturally, the forms of realization of the inventive concept are not limited to the stated example.
На фиг.1 схематично изображено коммутационное устройство и электрическая схема подключения его в ИНЭ и к нагрузке; на фиг.2 - другой вариант размещения второго участка второй шины. Figure 1 schematically shows a switching device and an electrical circuit for connecting it to the INE and to the load; figure 2 is another variant of the placement of the second section of the second tire.
Коммутационное устройство содержит вакуумированную (герметичную) камеру 1 с катодными входным 2 и выходным 3 выводами, а также с анодными входным 4 и выходным 5 выводами. В полости вакуумированной камеры 1 размещены установленные вдоль оси 6 неподвижный электрод 7 и с возможностью осевого перемещения подвижной электрод 8, снабженный контактным элементом 8', первая сплошная электрическая шина 9 и расположенная напротив ее вторая составная электрическая шина, включающая последовательно расположенные первый 10 и второй 11 участки. Первая шина 9 выполнена в виде установленной перпендикулярно оси 6 удлиненной пластины, первый конец которой соединен с катодным входным выводом 2, а второй ее конец соединен с катодным выходным выводом 3. Неподвижный электрод 7 жестко и электрически соединен с первой шиной 9. Вторая шина также выполнена в виде удлиненной, но разрезанной поперек, пластины, первый 10 и второй 11 участки которой последовательно соединены между собой через неуправляемый разрядник 12. Один конец второй шины соединен с анодным выходным выводом 4, а ее другой конец - с анодным выходным выводом 5. В первом участке 10 второй шины (т.е. со стороны ее первого конца) выполнено сквозное отверстие 13, соосное оси 6, диаметр которого на 0,2-0,6 мм превышает внешний диаметр контактного элемента 8'. В случае выполнения контактного элемента 8' другой формы сквозное отверстие 13 должно иметь ту же форму, а ее размер выбирается из условия обеспечения по всему периметру контактного элемента 8' одинакового гарантированного зазора, равного 0,1-0,3 мм, между ним и стенкой отверстия 13 при осевом перемещении подвижного электрода 8, который электрически соединен со второй шиной посредством, например, двух гибких токопроводов 14 и 14'. Число гибких токопроводов выбирается, исходя из величины коммутируемого тока, при этом пространственное расположение гибких токопроводов выбирается таким, чтобы создаваемое ими (при протекании по ним электрического тока) в межэлектродном промежутке магнитное поле было минимальным. Первый 10 и второй 11 участки второй шины расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси 6 (фиг.1). The switching device comprises a vacuum (sealed)
В другом варианте (фиг.2) выполнения коммутационного устройства первый 10 и второй 11 участки второй шины расположены в различных плоскостях, перпендикулярных оси 6, при этом расстояние между первой шиной 9 и первым участком 10 второй шины меньше расстояния между первой шиной 9 и вторым участком 11 второй шины. Обращенные друг к другу концы 10' и 11' соответственно первого 10 и второго 11 участков второй шины отогнуты навстречу друг другу, а именно конец 10'- вверх, а конец 11'- вниз. In another embodiment (figure 2) of the switching device, the first 10 and second 11 sections of the second bus are located in different planes perpendicular to the
Коммутационное устройство содержит также индукционно-динамический привод 15, соединенный через герметичный вывод с подвижным электродом 8, генератор 16 одиночных прямоугольных импульсов тока, размыкатель 17, генератор 18 плазмы и блок 19 управления. Первый выход блока 19 управления соединен с управляющим входом индукционно-динамического привода 15, электрический выход которого (сигнал, соответствующий моменту достижения подвижным электродом 8 своего крайнего верхнего положения) соединен с первым управляющим входом блока 19 управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющим входом генератора 16 одиночных прямоугольных импульсов тока, управляющим входом размыкателя 17 и управляющим входом генератора 18 плазмы. Второй управляющий вход 20 блока 19 управления служит для его внешнего запуска. The switching device also contains an induction-dynamic drive 15 connected through a sealed terminal to the
В качестве индукционно-динамического привода 15 могут быть использованы известные приводы, обеспечивающие за время 1-3 мс перемещение подвижного электрода на расстояние 5-15 мм. Генератор 16 одиночных прямоугольных импульсов может быть выполнен по одной из известных схем гасящих контуров, например описанной в авторском свидетельстве СССР 819840, 1981. Размыкатель 17 может быть выполнен в виде взрывающейся проволочки 21 (фольги), которая подключена через управляемые разрядники 22 к емкостному накопителю 23, при этом соединенные между собой управляющие электроды управляемых разрядников 22 являются управляющим входом размыкателя 17. Генератор 18 плазмы, например эрозионный, размещен в вакуумированной камере таким образом, что его выход 24 (сопло) ориентирован в направлении промежутка между первой шиной 9 и вторым участком 11 второй шины. В ряде случаев целесообразно генератор 18 плазмы размещать не сбоку, а сверху, например над вторым участком 11 второй шины (фиг. 2). В этом случае во втором участке 11 выполняются отверстия (например, щелевые 25) для плазменного пучка. Параметры и число генераторов 18 плазмы (плазменных пушек) выбираются из условия обеспечения полного заполнения объема 26 промежутка между первой шиной 9 и вторым участком 11 второй шины плазмой с концентрацией 1012-1014см-3 за 3-4 мкс. Блок 19 управления выполнен в виде генератора последовательности управляющих сигналов, например на основе одного генератора одиночных импульсов и двух линий задержки.As the induction-dynamic drive 15 can be used known drives that provide for 1-3 ms the movement of the movable electrode at a distance of 5-15 mm The
Выход генератора 16 одиночных прямоугольных импульсов тока через размыкатель 17 соединен с первым участком 10 второй шины вблизи места соединения с ним гибких токопроводов 14 и 14'. The output of the
Коммутационное устройство подключается к ИНЭ 27 и нагрузке 28, при этом первый вывод ИНЭ 27 соединен с анодным входным выводом 4, а второй вывод ИНЭ 27 соединен с катодным входным выводом 2 через параллельно включенные генератор 29 накачки и замыкатель 30. Нагрузка 28 подключена к выходным выводам 5 и 3. The switching device is connected to the INE 27 and the
Работа коммутационного устройства происходит следующим образом. The operation of the switching device is as follows.
Предварительно от источников постоянного напряжения (не показаны) осуществляют зарядку емкостного накопителя 23 и реактивных элементов генератора 16 одиночных прямоугольных импульсов тока. В исходном положении подвижной электрод 8 находится в крайнем нижнем положении (на фиг.1 показан пунктиром), а замыкатель 30 - в разомкнутом состоянии. Давление в вакуумированной камере должно быть на уровне 5-8•10-6 Торр.Previously, direct current sources (not shown) charge the capacitive storage device 23 and the reactive elements of the
ИНЭ 27 заряжается от генератора 29 накачки через замкнутые неподвижные 7 и подвижной 8 электроды. После достижения током ИНЭ 27 заданного значения (за время от 0,5 до 1 с), соответствующего максимуму накопленной в нем энергии, производят отключение генератора 29 путем перевода размыкателя 30 в замкнутое состояние. В результате ИНЭ 27 оказывается накоротко замкнутым через неподвижный 7 и подвижной 8 электроды. После этого подается управляющий сигнал на второй управляющий вход 20 блока 19 управления. В результате на его первом выходе формируется сигнал, который поступает на управляющий вход индукционно-динамического привода 15 и происходит перемещение подвижного электрода 8 из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение. При разведении электродов 7 и 8 между ними возникает вакуумный дуговой разряд. В момент достижения подвижным электродом 8 крайнего верхнего положения на электрическом выходе индукционно-динамического привода 15 формируется сигнал, поступающий на первый управляющий вход блока 19 управления. После этого на втором выходе блока 19 управления формируется сигнал, поступающий на управляющий вход генератора 16 одиночных прямоугольных импульсов тока и на его выходе формируется прямоугольный импульс тока, амплитуда которого равна, а направление противоположно соответственно величине и направлению тока вакуумного дугового разряда. В результате дуговой разряд гаснет и возникает "пауза тока" между неподвижным 7 и подвижным 8 электродами и начинаются процессы, восстанавливающие электрическую прочность межэлектродного промежутка. Длительность прямоугольного импульса тока на выходе генератора 16 одиночных прямоугольных импульсов тока должна быть достаточна для восстановления электрической прочности межэлектродного промежутка и определяется заранее на основании испытаний устройства. За время, равное 3-4 мкс, до окончания "паузы тока" на четвертом выходе блока 19 управления формируется сигнал на запуск генератора 18 плазмы. Поток плазмы с выхода 24 генератора 18 плазмы поступает в пространство между первой шиной 9 и вторым участком 11 второй шины. В результате происходит заполнение (за 3-4 мкс) объема 26 плазмой с концентрацией l012-l014 см-3. После чего генератор 18 плазмы выключается. Одновременно на третьем выходе блока 19 управления формируется сигнал, поступающий на управляющий вход размыкателя 17. В результате срабатывания разрядников 22 емкостной накопитель 23 подключается к взрывающейся проволочке 21. Происходит взрыв проволочки 21 и отключение генератора 16 одиночных прямоугольных импульсов тока от первого участка 10 второй шины. Использование размыкателя 17 на основе взрывающейся проволочки 21 позволяет получить требуемую крутизну заднего фронта импульса противотока.INE 27 is charged from the pump generator 29 through closed stationary 7 and moving 8 electrodes. After the current INE 27 reaches the set value (for a time from 0.5 to 1 s), corresponding to the maximum accumulated energy in it, the generator 29 is turned off by transferring the breaker 30 to the closed state. As a result, the INE 27 is short-circuited through the fixed 7 and mobile 8 electrodes. After that, a control signal is supplied to the
После окончания "паузы тока" ток, протекающий по ИНЭ 27 после пробоя неуправляемого разрядника 12, будет протекать по контуру, образованному последовательно соединенными через неуправляемый разрядник 12 первый 10 и второй 11 участки второй шины, плазменный объем 26 и первую шину 9. В результате возникшей петли тока в межэлектродном промежутке возникает поперечное магнитное поле. В результате электрическая прочность межэлектродного промежутка будет выше, чем при отсутствии поперечного магнитного поля. Это позволяет уменьшить (фиг.2) расстояние между первой шиной 9 и первым участком 10 второй шины, а следовательно, уменьшить время существования вакуумного дугового разряда и эрозию электродов. After the end of the “current pause”, the current flowing along the INE 27 after the breakdown of the
Однако при описанных выше условиях проводимость плазменного объема 26 будет существовать не более 1-6 мкс. Действительно, сначала ток, текущий между вторым участком 11 второй шины и первой шины 9 будет связан только с потоком ионов из инжектируемой плазмы, которые дрейфуют по направлению к первой шине 9 (катоду). Это вызывает увеличение электрического поля в области катода, а следовательно, эмиссию электронов с катода. Одновременно происходит рост области пространственного заряда в прикатодной области. Поскольку плазменный объем 26 находится также в поперечном магнитном поле, обусловленном протекающим по первой и второй шинам электрическим током, траектория движения электронов, эмиттируемых с катода в область пространственного заряда, будет с ростом области пространственного заряда искривляться настолько, что дрейф электронов будет происходить вдоль поверхности первой шины 9. В результате первая и вторая шины становятся "магнитно изолированными", а ток ИНЭ 27 за время 0,02-0,1 мкс замыкается через нагрузку 28. However, under the conditions described above, the conductivity of the
Предлагаемое коммутационное устройство может быть использовано в системах питания импульсных ускорителей электронных пучков, источников рентгеновского, нейтронного и лазерного излучений. The proposed switching device can be used in power systems of pulsed electron beam accelerators, X-ray, neutron and laser radiation sources.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133611/09A RU2207647C1 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | Switching device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133611/09A RU2207647C1 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | Switching device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2207647C1 true RU2207647C1 (en) | 2003-06-27 |
Family
ID=29211093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001133611/09A RU2207647C1 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | Switching device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2207647C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8861144B2 (en) | 2011-11-15 | 2014-10-14 | Eaton Corporation | Triggered arc flash arrester and switchgear system including the same |
| RU2657001C1 (en) * | 2017-02-13 | 2018-06-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Device for remote control of interelectrode gap of a high-power spark switch of electrophysical installation |
-
2001
- 2001-12-14 RU RU2001133611/09A patent/RU2207647C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8861144B2 (en) | 2011-11-15 | 2014-10-14 | Eaton Corporation | Triggered arc flash arrester and switchgear system including the same |
| RU2657001C1 (en) * | 2017-02-13 | 2018-06-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Device for remote control of interelectrode gap of a high-power spark switch of electrophysical installation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Emtage et al. | Interaction between vacuum arcs and transverse magnetic fields with application to current limitation | |
| Lafferty | Triggered vacuum gaps | |
| Alferov et al. | High-current vacuum switching devices for power energy storages | |
| EP2736061A1 (en) | Vacuum interrupter assembly | |
| Anders et al. | High ion charge states in a high‐current, short‐pulse, vacuum arc ion source | |
| CN110600999A (en) | Novel high-voltage large-current rotary arc switch | |
| US4063130A (en) | Low impedance electron-beam controlled discharge switching system | |
| US4406952A (en) | Opening switch for interrupting current using a plasma focus device | |
| EP2736060B1 (en) | Power switching apparatus | |
| RU2207647C1 (en) | Switching device | |
| US4291255A (en) | Plasma switch | |
| Riege et al. | High-power, high-current pseudospark switches | |
| Frohlich et al. | Fundamental research on vacuum interrupters at technical universities in Germany and Austria | |
| RU2194326C2 (en) | Method for energy extraction from inductive storage and its transmission to load | |
| Mo et al. | Experimental investigation on the postarc current in vacuum circuit breakers and the influence of arcing memory effect | |
| EP2947675B1 (en) | Generator power switching apparatus | |
| WO2014079751A1 (en) | Power switching apparatus | |
| Xiu et al. | Transition Process of Vacuum Arc to Diffusion Stage Under Transverse Magnetic Field | |
| Schumacher et al. | Low-pressure plasma opening switches | |
| Gilmour Jr | Vacuum arc switching | |
| CN210429659U (en) | Vacuum switch arc-extinguishing chamber with composite trigger gap | |
| RU2158051C1 (en) | Gas-discharge current switching tube | |
| US4161009A (en) | Automatic crowbar and arc quenching system | |
| Schneider et al. | The studies of a vacuum gap breakdown after high-current arc interruption with increasing the voltage | |
| CLIVE et al. | Interruption in Vacuum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051215 |