Управляемый разрядник

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)

РЕСПУБЛИК (l9) (1!у (у) Н 01 Т 2/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

S 41(D-d.

ГОСУДАРСТВ Е Н НОЕ ПАТЕ НТНО Е

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 3904108/07 (22) 26.03.85 (46) 30.06.93. Бюл. и 24 (72) Э.A.IIèÿåíðîðÔ (56) яашук П,Н. и др. Техника больших импульсных токов и магнитных полей.

И,: 4томиздат, 1970, с. 175-230.

Авторское свидетельство СССР

4 605279, кл. H 01 T 3/00, 1977. (54)(57) 1. УПРАВЛЯЕИЫИ РАЗРЯДНИК, содержащий противостоящие анод и катод, выполненный с отверстием, в котором по оси установлен стержневой первый управляющий электрод диаметром cI отделенный от катода первым изолятором, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности срабатывания и расширения диапазона коммутируемых напряжений, в аноде также выполнено отверстие, расположенное напротив отверстия в катоде, в котором по оси также установлен дополнительно введенный второй

Изобретение относится к области техники высоких напряжений и больших, импульсных токов и может быть приме- нено в качестве коммутирующего элемента для разрядки мощных малоиндуктивных конденсаторных батарей, в частности для параллельного включения нескольких секций конденсаторной батареи в установках магнитно-импульс-.. ной обработки металлов, а также в ка-, честве кроубара. стержневой управляющий электрод того же диаметра, что и первый управляющий электрод, отделенный от анода вторым изолятором, диаметры D отверстий в. аноде и катоде выбраны равными между собой, а расстояние 1 между управляющими электродами выбрано в зависимости от разности диаметров П и и и от расстояния S между анодом и катодом в соотношении

2, Разрядник по и.1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, указанные изоляторы выполнены, каждый, в виде двух коаксиально расположенных с кольцевым зазором друг относительно друга втулок, внешние из втулок закреплены на стенках отверстий катода и анода, а внутренние из втулок закреплены на боковых поверхностях соответственно первого и второго управляющих электродов. К) Целью изобретения является повышение стабильности срабатывания и расширение диапазона коммутируемых напряжений управляемого разрядника.

На чертеже показан управляемый разрядник, разрез.

Разрядник содержит анод 1 и катод

2, обратный токопровод 3, отделенный от анода 1 и катода 2 изоляционной пластиной 4. В катоде 2 и аноде 1 выполнены отверстия, по осям которых

1295978 размещены соответственно первый и второй стержневые вольфрамовые управляющие электроды 5. На поверхностях отверстий анода 1 и катода 2 и боковых поверхностях управляющих электродов наклеены керамические втулки 6 и 7, предохраняющие поверхности электродов от электроэрозии.

Торцы керамических втулок 6 и 7 ус- 1и тановлены заподлицо с рабочими поверхностями соответствующих электродов 1, 2 и 5.

Диаметры D отверстий в аноде 1 и катоде 2, диаметры d управляющих электродов 5, расстояние Б между анодом 1 и катодом 2 и расстояние 1 между управляющими электродами 5 выбраны в соответствии с соотношением П - d> 1 + S, а именно D = 6 мм, d = 1 мм, 2р

$ = 1 = 4,5 мм. !

< аноду 1 и обратному токопроводу

3 подключен емкостной накопитель энергии 8, а к катоду 2 и обратному токопроводу 3 - нагрузка 9. Управляю- 25 щие электроды 5 подключены к цепи запуска, состоящей из последовательно включенных накопительного конденсатора и управляемого коммутатора.

В кольцевые каналы между втулка- Зр ми 6 и 7 подае ся спирально закручен" ный воздух, охлаждающий втулки и рабочие поверхности анода I и катода 2.

Разрядник работает следующим образом. 35

При подаче из цепи запуска импульса напряжения с амплитудой 10-16 кВ на управляющие электроды 5 между ними происходит пробой. Образовавшаяся при этом в виде цилиндра плазма разряда взрывообразно и симметрично распространяется в направлении, перпендикулярном каналу разряда. Поскольку края ототверстий анода 1 и катода 2 находятся на небольшом расстоянии от торцов управляющих электродов 5, то плазма быстро достигает краев этих отверстий и надежно закорачивает анод 1 и катод 2. В данном случае имеет место и подсветка промежутка между анодом

1 и катодом 2 ультрафиолетовым излучением от плазмы разряда между управляющими электродами 5, но главную роль в надежном запуске разрядника при напряжении между анодом 1 и катодом 2 равном 10-100 В - напря- жении горения импульсной луги - играет. закорачивание анода 1 и катода 2электропроводящей плазмой поджигающеro разряда между управляющими электродами 5.

При !0 В между анодом и катодом разрядник запускается через 4-7 мкс., при 100 В - через 2-4 мкс., а при

2000 В - через 0,1-0 2 мкс. с разбросом в 0,05 мкс. Повышением мощности поджигающего разряда, например, за счет уменьшения инлуктивности его колебательного контура можно резко сократить время запаздывания запуска при малых напряжениях.

Малое время запуска разрядника при небольших напряжениях на основных электродах позволяет включать подобные разрядники параллельно, когда, например, каждая секция из нескольких конденсаторов имеет свой разрядник,а также в качестве кроубара.

Если один из нескольких параллель" но включенных разрядников запускается раньше остальных, то напряжение между основными электродами других разрялников резко упадет до величины t0-100 В, т„ е. до напряжения горения дуги, в таких затрудненных для запуска разрядников условиях резко возрастает разброс времени запуска иногда в тысячи раз, что приводит к срыву эксперимента, ухудшению качества, а то и к браку в изделиях, изготовленных методом магнитно-импульсной обработки металлов.

Предлагаемый разрядник свободен от указанных недостатков. При определенной мощности поджигающей искры разрядник запускается регулярно, без пропусков при небольших напряжениях, в жестко ограниченных пределах запаз" дывания запуска. Причем увеличение мощности поджигающей искры уменьшает время запаздывания запуска. Максимальное время запаздывания срабатывания определяется скоростью разлетающейся плазмы и расстоянием от оси поджигающего промежутка до краев отверстий анода и катода.

Приближение в данном управляемом разряднике обратного токопровода 3 к аноду 1 и катоду 2 позволяет получить малоиндуктивную конструкцию разрядной цепи, в которой возникает движение плазмы разряда между анодом и катодом под действием собственного. магнитного поля в направлении от об" ратного токопровода, Это уменьшает термическое воздействие плазмы на уп1295978

Составитель

Редактор О.Филиппова Техред М.Моргентал Корректор . А.Мотыль

Заказ 2828 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 равляющие электроды и рабочие поверхности анода и катода, что увели5

6 „ чивает долговечность разрядника и надежность его работы.