Сильноточный газоразрядный вентиль

 

1, СИЛЬНОТОЧНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ВЕНТИЛЬ, содержащий койцентрические анод, катод и сетку, соединенную с радиатором, отличающийся те, что, с целью повьшения электрической прочности при сотсранении удельных характеристик, он дополнительно содержит по крайней мере по одному катоду, аноду и сетке, ко торые расположены концеитри но первым . 2. Вентиль по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, его электроды расположены в последовательности; анодсеткакатодсеткаанод. (Л QD О СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБ ЛИК А ае 03),ш Н 01 Л 17/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3606192/18-21 (22) 17.06.83 (46) 15.10.84. Бюл. У 38 (72) А.Л.Баранников, А.С.Гладников и М.М.Капустин, (53) 621.387(088.8) (56) 1. Каганов И.Л. Ионные приборы.

М., "Энергия", 1973, с. 385.

2. Кайбышев В.З. и др. О возможности использования термоэмиссионного преобразователя для управления током в электрических цепях. -ЖТФ, т. 42, 1972, М- 10, с. 1265 (прототип). 1 (54)(57) 1, СИЛЬНОТОЧНЫИ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ

ВЕНТИЛЬ содержащий концентрические анод, катод и сетку, соединенную с радиатором, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности при сохранении удельных характеристик, он дополнительно содержит по крайней мере. по одному катоду, аноду и сетке, которые расположены концентри4но первыма

2. Вентиль по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, его электроды расположены в последовательности: анод сетка- катод- сетка- анод.

1 1119097

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройству газораэрядных полностью управляемых изделий.

В преобразовательной технике известны сильноточные управляемые трех» электродные газорязрядные вентили— таситроны, содержащие термоэмиссион" ный катод, анод и сетку, расположенную между ними. В качестве рабочего 10 тела (газа) используются пары ртути, которыми заполнена герметичная межэлектродная полость, либо водород I 1Ú

Однако из-за высоких падений напряжения как в водородном газовом 15 разряде, так и при горении разряда в парах ртути (20-60 В) эти приборы отличаются низкой экономичностью при работе в цепях низкого напряжения, что затрудняет их использование для 20 преобразования напряжения постоянного тока меньше 60-100 В.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является полностью управляемый сильноточный 25 газоразрядный вентиль с Cs-Ва наполнением, содержащий концентрические анод, катод и сетку, соединенную по торцу с радиатором f2).

Увеличение разрядного тока такйх приборов при неизменных удельных характеристиках производится путем увеличения электродов. При этом растет размер сетки от ее центра до охлаждаемого края, а значит и перепад 35 температур по сетке. Между тем этот перепад ограничен, поскольку ограничена температура сетки как сверху — величиной эмиссионного тока с сетки, влияющего на напряжение пробоя промежутка 40 сетка — анод, так и снизу -возможностью сброса тепла, снимаемого с сетки излучением или конвекцией с поверхности сеточного редиатора. Ограничение снизу может быть связано также 45 с температурой конденсации паров плазмообразующего вещества. Поэтому приходится ограничивать полный ток прибора или принимать какие-либо дополнительные меры по уменьшению 50 перепада температур по сетке вЂ, уве;личивать ее толщину, уменьшать прозрачность. Все это приводит к дополни тельным потерям в плазме и, следова- . тельно, .к увеличению падениянапряже-: ния на вентиле при прохождении по нему тока или к снижению электрической прочности.

Цель изобретения — повышение. электрической прочности при сохранении удельных характеристик.

Указанная цель достигается тем, что сильноточный газоразрядный вентиль, содержащий концентрические анод, катод и сетку, соединенную по торцу с радиатором, дополнительно содержит по крайней мере по одному аноду, катоду и сетке, которые расположены концентрично первым.

Для уменьшения габаритов вентиля целесообразно располагать эти электроды в последовательности: анодсетка- катод, сетка- анод.

На чертеже приведен вариант конструкции предлагаемого вентиля.

Вентиль имеет цилиндрические катоды 1, укрепленные на керамических изоляторах 2, сетки 3 неразъемно соединены с сеточным радиатором 4 и прикрыты сверху экранами 5, находящимися под потенциалом сетки. Аноды 6 выполнены как одно целое с анодным фланцем, соединенным вакуумно плотно через керамические кольца 7 с сеточным радиатором. Анодный фланец и радиатор образуют корпус прибора, заполненный плазмообразующим газом.

Ток к катодам и их нагревателям 8 подводится через гермовводы 9. Экраны

5 сеток 3 служат для предотвращения пробоя между катодом и анодным фланцем. Установка катодов на дис танционаторы обеспечивает малые перетечки тепла между катодом и сеточным радиатором. Нагреватель като.да может быть выполнен контактным ктным т.е. нагревающим катод теплопроводностью через тонкий слой керамики.

Перед началом работы,в приборе устанавливаются рабочие температуры катодов 1 с помощью нагревателей 8 и создаются необходимые уровни давления Ва и Cs с помощью системы подачи паров рабочего тела. В запертом управляемом приборе теплообмен между электродами осуществляется теплопроводностью через керамические изоляторы 2, пары наполнителей, а также излучением. На анод 6 подается постоянное напряжение л100 В. При подаче положительного управляющего сигнала на сетку 3 относительно катодов между катодами и анодами зажигается разряд. Протекание тока через прибор сопровождается дополнительным тепловыделением на сетках 3 за счет токоСоставитель В. Гаврюшин

Редактор О. Колесникова Техред, Л.Коцюбияк: Корректор О. Тигор, Заказ 7464/40 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E(-33, Раушская наб., д. 4/5 филиал ПНП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 11190 вой составляющей теплового потока сеток. За счет теплопроводности тепло от сеток отводится к сеточному

Ф радиатору 4 и сбрасывается с него излучением. При этом температура . 5 поддерживается на заданном уровне

600-700 С.

После подачи на сетки 3 запирающего потенциала разряд в вентиле гаснет и он переходит в непроводящее 1ð состояние. Электропрочность прибора, т.е. предельное напряжение между анодом и катодом, которое он способен выдержать в этом состоянии без самопроизвольного зажигания разряда, тем больше, чем ниже температура сеток 3.

В вентиле предлагаемой конструкции практически при любом токе вентиля обеспечивается надежное охлаж- 20 дение сетки, поскольку перепад температур по ней уже не зависит от величины этого тока. Появляется возможность ставить в сильноточные приборы сетки с оптимальными толщинами и прочностью, благодаря чему обеспечиваются высокие параметры одновременно по пло гности тока и электропрочности вентиля, которые до сих пор удавалось получить только íà слаботочных вентилях . Кроме того, с ростом полного тока, а значит и диаметра вентиля растет пропорционально его квадрату площадь сеточного радиатора, что дополнительно облегчает

97 4 охлаждение сетки. Например, при плот ,ности тока 10 А/м2, прозрачности молибденовой сетки 0 5 и толщине

10 м перепад температур по бей около 50 град/см. Для вентиля-прото-. типа диаметр катода обычно 30-40 мм (так удобнее делать нагреватель).

Тогда при токе в 1000 А высота электродов примерно 8 см и перепад температур по сетке м400 . Поскольку для

Cs-Ba вентиля минимальная температура около 600 С, то горячий край сетки имеет температуру 1000 С. При этом

Ь эмиссия с ее поверхности настолько велика„ что самопроизвольное зажигание разряда в запертом вентиле происходит уже при 50 В.

В данном вентиле необходимая пло1 щадь электродов набирается с помощью . трех пакетов электродов при высоте

1 сетки в 1 см. Максимальная ее температура 650 С, что обеспечивает- электро" прочность около 200 В.

Концентрическое расположение электродов в общем корпусе позволяет эффективно использовать весь объем вентиля он приобретает форму диска, "заполнен ного" электродами. При указанной последовательности расположения электродов каждый из анодов и катодов рабо тает одновременно на два разрядных промежутка, что позволяет использовать всю их.поверхность с обеих сторон как рабочую.