Многоканальный разрядник

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коммутаторам высоких напряжений и сильных токов. Цель изобретения - повышение стабильности запуска и уменьшение времени коммутации. Разрядник запускается искажением электрического поля в межэлектродном зазоре и содержит два основных кольцевых электрода 1, 2 и расположенный между ними запускающий электрод 10 с острой кромкой. По оси основного разрядника размещен вновь введенный резистивный элемент 6 с тремя кольцевыми электродами 7, 8, 9, образующий делитель напряжения. Электрод 7 электрически соединен с электродами 1,8, с запускающим электродом 10, а электрод 9 соединен с электродом 2 через сопротивление. Зазор между электродами 8 - 9 выполнен меньшим зазора 10 - 2. При таком выполнении электроды делителя 8, 9 являются одновременно электродами запускающего разрядника. 1 ил.

Изобретение относится к области импульсной техники и предназначено для формирования мощных высоковольтных наносекундных импульсов напряжения и токов для питания сильноточных ускорителей заряженных частиц, искровых камер и других целей. Целью изобретения является повышение стабильности запуска, уменьшение времени коммутации разрядника. На чертеже изображен многоканальный разрядник. Разрядник изображен для случая использования его в формирующей линии высоковольтного наносекундного генератора. Предлагаемый разрядник включает кольцевой высоковольтный электрод 1 и кольцевой заземленный электрод 2. Электрод 1 соединен с высоковольтным электродом 3 формирующей линии, а заземленный электрод 2 в данном случае с заземленным электродом формирующей линии. Между электродами 3 и 4 формирующей линии размещен изолятор 5 разрядника. Камера, образованная электродами 1 и 2, заполнена сжатым газом. Резистивный элемент 6 представляет собой электрическую трубку, заполненную раствором какой-либо соли, например KCl, Na₂SO₄ и т.п. На трубке расположены кольцевые электроды 7, 8, 9, имеющие ввод внутрь трубки и электрический контакт с раствором соли. Резистивный элемент 6 с электродами 7, 8, 9 образует делитель напряжения. На среднем электроде 8 делителя укреплен запускающий электрод разрядника 10, выполненный в виде тонкого диска с острой кромкой. Электроды 7, 8, 9 размещены на резистивном элементе 6 на таком расстоянии друг от друга, чтобы соотношение плеч делителя 7-8 и 8-9 обеспечивало такое деление напряжения, при котором потенциал электрода 8, а соответственно и электрод 10 был бы равен значению эквипотенциала электрического поля в месте расположения электрода 10. Между электродом 9 делителя и заземленным основным электродом 2 укреплены активные сопротивления 11 (возможно использование и индуктивности соответствующего номинала). Электроды 8 и 9 благодаря такому их подключению выполняют также роль электродов запускающего разрядника. Для этого зазор между ними должен быть меньше зазора между электродами 2 и 9 с тем, чтобы он пробился раньше, при меньшем напряжении. Многоканальный разрядник происходит следующим образом. Коммутируемое напряжение, поступающее с электродов 3, 4 формирующей линии на основные электроды разрядника 1-2, делится делителем напряжения на плечах 7-8 и 8-9. На запускающем электроде 10 также появляется потенциал, но благодаря соответствующему выбору плеч делителя он равен значению эквипотенциала поля между электродами 1-2 в этом месте и электрод 10 никак не возмущает распределение электрического поля. Между электродами 8-9 также появляется напряжение. При достижении им величины пробивного зазор пробивается. На остальных зазорах разрядника благодаря наложенному выше ограничению на величины зазоров напряжение к этому моменту еще не достигает величины пробивного. Потенциал электрода 10 начинает быстро, с постоянной времени, определяемой сопротивлением 11 и емкостью между электродом 10 и электродами 1 и 2, стремится к потенциалу электрода 1. Промежуток между электродами 1-10 пробивается сразу по многим каналам, так как пробой происходит как в условиях резкого искажения поля острой кромкой электрода 10, так и в условиях подсветки разрядом в зазоре между электродами 8-9. Все напряжение благодаря сопротивлению 11 прикладывается к зазору (2-10), который пробивается также по многим каналам под действием тех же условий, что и зазор (1-10). Таким образом, основной разрядник благодаря точному принудительному делению напряжения, искажению электрического поля в момент срабатывания запускающего разрядника и подвески от него пробивается по многим каналам, что повышает стабильность срабатывания, уменьшает время коммутации и падение напряжения на разряднике. Величина сопротивления 11 выбирается также, как и в прототипе из двух ограничений: R₁₁/p ≈ 10, p - волновое сопротив- ление коммутируемой линии, R₁₁:C ≈5-10 нс, С - суммарная емкость запускающего электpода на заземленный и высоковольтный электрод. Длина резистивного элемента 6 также, как и изолятора 5 определяется электрической прочностью изоляторов в сжатом газе.

Формула изобретения

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РАЗРЯДНИК с запуском искажением электрического поля, содержащий размещенные в корпусе два основных кольцевых электрода и запускающий электрод с острой кромкой, расположенный между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности запуска и уменьшения времени коммутации, по оси разрядника введен резистивный элемент с тремя кольцевыми электродами, образующими активный делитель напряжения, крайние электроды делителя электрически соединены с основными электродами разрядника, один непосредственно, а другой - через сопротивление, а средний электрод делителя соединен с запускающим электродом, причем электроды делителя выполнены с таким аксиальным размером, чтобы зазор между средним электродом и крайним, соединенным с основным электродом разрядника через сопротивление, был меньше зазора между запускающим электродом и соответствующим основным электродом разрядника.

РИСУНКИ

Рисунок 1