SU1640766A1 - Трехэлектродный разр дник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей разр дника путем обеспечени  требуемой задержки срабатывани . Разр дник содержит два осносных электрода, расположенных в изол ционном корпусе, выполненном в виде двух цилиндров, разделенных дисковым поджигающим электродом. Один из промежутков между поджигающим и основным электродами шунтирован резистором. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к высоковольтной импульсной технике, а именно к импуль- сным разр дникам, и может быть использовано дл  коммутации зар жаемых емкостных накопителей, а также дл  получени  «резанных импульсов высокого напр жени  в широком временном диапазоне.

Известны импульсные высоковольтные разр дники, которые выдерживают фронт воздействующего импульса напр жени , а затем срабатывают на плоской части импульса . Такой режим работы характерен дл  обостр ющих разр дников, включаемых между импульсно зар жаемым емкостным накопителем и нагрузкой, а также дл  срезающих разр дников, срабатывающих в определенный момент времени после начала импульса и шунтирующих нагрузку.

В наносекундном диапазоне времени воздействующего напр жени  срабатывание разр дника на плоской части импульса обеспечиваетс  благодар  конечному времени формировани  разр да в перенапр женном искровом промежутке,

Однако, когда длительность фронта воздействующего напр жени  становитс  больше времени запаздывани  разр да, такой разр дник срабатывает на нарастающем участке импульса напр жений с определенным статистическим разбросом во времени. Это обуславливает нестабильность амплитуды напр жени , а также не позвол ет получать срезанные импульсы напр жени  пр моугольной формы.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей разр д- ника путем обеспечени  требуемой задержки срабатывани .

На фиг. 1 приведена конструктивна  схема трехэлектродного разр дника; на фиг. 2 - эквивалентна  электрическа  схема замещени  разр дника; на фиг. 3 - эпюры напр жени  на разр днике Ui-2 и его промежутках U1-5 И 1)5-2.

Разр дник содержит основные противосто щие электроды 1 и 2 (фиг. 1), корпус, составленный из двух изол ционных цилиндров 3 и 4, Между изол ционными цилиндрами закреплен поджигающий электрод 5 в виде диска с центральным отверстием. На боковую поверхность цилиндра 3 нанесено покрытие 6 из резистивного материала. Покрытие нанесено на внутреннюю поверхность цилиндра 3, однако тот же эффект

со

С

о

N О 1 О

о

достигаетс  при нанесении покрыти  на внешнюю поверхность цилиндра или на обе поверхности одновременно. .

Электрическа  схема замещени  содержит (фиг, 2) клеммы 7 и 8, к которым подклю- чены основные электроды 1 и 2. Поджигающий электрод 5 делит промежуток между электродами 1 и 2 на два последовательно соединенных искровых промежутка 1-5 и 5-2, параллельно кото- рым подключены конденсаторы 9 и 10, емкости которых Сз и d соответствуют межэлектродным емкост м разр дника. Промежуток 1-5 шунтирован резистором 11, сопротивление которого соответствует сопротивлению покрыти  6.

, Разр дник работает следующим образом .

На фиг. 3 показаны эпюры напр жений дл  симметрично выполненного разр дни- ка, когда емкости конденсатора 9 и 10 и пробивные напр жени  Ui-s и Us-2 промежутков 1-5 и 5-2 равны между собой. При воздействии на разр дник импульса напр жени  1И-2, имеющего крутой передний фронт и плоскую вершину, благодар  конденсаторам 9 и 10 происходит емкостное распределение напр жени  по промежуткам 1-5 и 5-2. После окончани  нарастани  напр жени  Ui-2 начинаетс  процесс пере- распределени  напр жени  по промежуткам 1-5 и 5-2 из-за шунтирующего действи  резистора 11. При разр де конденсатора 9 через резистор 11 напр жение Ui-5 экспоненциально убывает, а напр же- ние U&-2 соответственно возрастает, поскольку на плоской части импульса выполн етс  соотношение Ui-s + U5-2 Ui-a. При достижении напр жением Us-2 значе- ни , равного пробивному напр жению l/5-a промежутка 5-2, происходит его пробой, после чего полное напр жение прикладываетс  к промежутку 1-5, вызыва  его пробой. Таким образом, происходит полное срабатывание разр дника на плоской части им- пульса напр жени .

Как видно из фиг. 3, момент срабатывани  разр дника на плоской части импульса tcp определ етс  фактически временем роста напр жени  Us-2 до пробивного напр - жени  промежутка 5-2, поскольку после пробо  промежутка 5-2 промежуток 1-5 пробиваетс , за существенно более короткий промежуток времени, чем tcp. Поэтому момент срабатывани  разр дника tcp на плоской части импульса легко регулируетс  в широких пределах путем изменени  величины Uj , например, путем изменени  величины давлени  газа, наполн ющего разр дник, при неизменной величине воздействующего напр жени  Lh-2. В том случае , если после срабатывани  разр дника и разр да емкостного накопител  на нагрузку происходит следующий цикл зар да емкостного накопител  (на разр дник подаетс  следующий импульс напр жени  Ui-a), то путем регулировки величины tcp разр дник обеспечивает регулировку частотй следовани  импульсов fa на нагрузке, поскольку fen «l/tcp. Характерное врем  перераспределени  напр жени  по промежуткам разр дника пропорционально произведению С Rn, где С - емкость межэлектродных промежутков и Rn - величина сопротивлени  полупровод щего покрыти . В реальных конструкци х разр дников величина межэлектродных емкостей С лежит в пределах 10 -10 Ф, что при величине сопротивлени  полупровод щего покрыти  Rn в диапазоне 103 - 10 Ом дает возможность получени  величины tcp в широком временном диапазоне - практически от дес тков наносекунд до единиц миллисекунд. Нанесение резистивных покрытий на изол цион- ные конструкции в насто щее врем  достаточно хорошо отработано.

Таким образом, нанесение резистивно- го покрыти , шунтирующего один из промежутков разр дника, при водит к достижению поставленной цели, а именно обеспечение автоматического срабатывани  разр дника на плоской части импульса с заданной временной задержкой в широком временном интервале.

Экспериментальна  проверка работоспособности устройства проводилась на симметричном трехэлектродном разр днике с напр жением самопробо  20 кВ (каждый промежуток имел пробивное напр жение 10 кВ). Резистивное покрытие в разр днике моделировалось подключением параллельно одному из промежутков резистора типа КЭВ, поверхность которого представл ет собой полупровод щее покрытие на основе пленки осажденного углерода и двуокиси олова. Межэлектродные емкости имели величину 10 пФ, Разр дник включалс  между емкостным накопителем емкостью 5 нФ, который импульсно зар жалс  до напр жени  10-20 кВ за врем  100 мкс, и нагрузкой (резисторы ТВО с общим сопротивлением 12 Ом). Разр дник автоматически срабатывал на плоской части импульса при входном напр жении до 20 кВ. Момент срабатывани  разр дника на плоской части импульса tcp регулировалс  путем подключени  резисторов КЭВ различных номинальных сопротивлений, а также изменением амплитуды подаваемого на разр дник импульса напр жени  при

Claims (1)

1. фиксированной величине сопротивлени  Rn. Были получены времена задержки срабатывани  разр дника tcp от ЮОмксдо 10 мс. Нестабильность времени tcp при фиксированных услови х не превышала 10%. Формула изобретени  .Трехэлектродный разр дник, содержащий два основных противосто щих электрода , расположенных внутри заполненного

   газом цилиндрического корпуса, выполненного в виде двух соосных изол ционных ци- линдров, разделенных дисковым поджигающим электродом с центральным отверстием, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , на боковую поверхность одного из изол ционных цилиндров корпуса нанесено полупровод щее покрытие.

   Фиг 1.

   V

   9V/: 2

   7ГПР. 7fnp

   U1-S U$-2

   о-5

   &ИГ.З

   Редактор В.Бугренкова

   Составитель В.Гомзин Техред М.Моргентал

   Корректор Л.Патай