Шунтирующий разрядник

 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретения - формирование импульса тока, по форме близкого к прямоугольному, путем обеспечения многоканального срабатывания. За счет создания перенапряжения на заостроенных концах управляющих электродов обеспечивается одновременное прокалывание твердого диэлектрика в зонах, расположенных напротив камер поджига, одновременно создающих плазменные струи, закорачивающие основные электроды при напряжении на них, равном нулю. 2 ил.

СОЮЗ COBFFCHNX

РЕСПУЬЛИН (д1) Н 01 Т 2/02 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f1Q ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКУП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4463364/24-07 (22) 20.07.88 (46) 15.04.90. Бюл. N - 14 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (72) В.В.Ашмарин, А.М.Абрамов„

В.А.Лоц, А.А.Царев и А.А.Егоров (53) 621,316.933(088.8) (56) Бочаров Ю.Н. и др. Иалоиндуктивный накопитель для получения сверх сильных импульсных магнитных полей.

- ПТЭ, 1981, Ф i с.167- r.69.

Авторское свидетельство СССР

В 284182, кл. Н 01 Л 17/22, 1968.

Изобре ение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для коммутации в разрядных цепях больших импульсных токов.

-Цель изобретения — формирование импульса тока, по форме близкого к прямоугольному, путем обеспечения надежного многоканального срабатывания.

На фиг.1 показан предлагаемый шунтирующий разрядник в четырехканальном исполнении со схемой запуска, общий вид; на фиг.2 — ".о же, вид сбоку.

Разрядник содержит основные электроды 1 и 2, выполненные в виде ряда подключенных к общей шине пластин, четыре заостренных сменных уп-, равляющих электрода 3, расположен„.ЯУ„„. 557 33 А l

2 (54) ШУНТИРУЮЩИИ РАЗРЯДНИК (57) Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретения — формование импульса тока, по форме близкого к прямоугольному, путем обеспечения многоканального срабатывания. 3а счет создания перенапряжения на заостренных концах управляющих электродов обеспечивается одновременное прокалывание твердого диэлектрика в зонах, расположенных напротив камер поджига, одновременно создающих плазменные струи, закорачивающие основные электроды при напряжении на них, равном нулю. 2 ил. ные напротив соплообразных отверстий 4, омический делитель 5 напряжения. Электроды 1 и 2 имеют на рабочих поверхностях эрозионностойкие пластины 6. Между основнымн электродами и 2 расположен двуслойный твердый диэлектрик 7. В основном электроде

2, переходящем в обратный токопровод 8 и перемещающемся с помощью петлевого узла 9, усгановлены четыре камеры поджига, которые состоят из металлического тела 10, вкр,чивающегося в основной электрод 2, с соплообразным отверстием 4, внутренней изоляции 11, поджигающего электрода

12, резистора 13. Пс джигающий электрод 12 соединяе гся посредством малоиндуктивных кабелей 14 определенной длины с общим звеном связи, состоящим иэ вспомогагельного искр >1557613

30

35 ного промежутка 15 и накопительного конденсатора 16. Все кабели 14 однотипны, а длины их одинаковы и таковы что время двойного пробега волУ

5 ны по ним превышает разброс времени срабатывания поджигающих и искровых промежутков, расположенных н камерах поджига, и следовательно, кабели 14 являются независимыми друг от друга источниками одинаковых и одновременных волн поджига.

Таким образом, наличие надежной электромагнитной развязки цепей поджига sa счет выбора оптимальной длины кабелей 14 обеспечивает стабильное параллельное включение всех поджигающих искровых промежутков, происходит формирование многоканального пробоя основного искрового проме жутка.

Разрядник. управляется с помощью первого 17 и второго 18 генераторов импульсных напряжений, блока

19 задержки и блока 20 поджига. Основные электроды 1 и 2 подсоединены параллельно нагрузке 21. Вследствие того, что электрод 2 выполнен поворотным путем вращения в петленом узле 9, то токовый контакт в месте вращения электрода осуществляется через гибкие соединения. Это дает возможность быстро и удобно менять рабочий твердый диэлектрик 7 разрядника. Сменные пластины 6, выполненные из эрозионностойкого материала, увеличивают срок службы разрядника.

Между основными электродами 1 и

2 расположен двухслойный твердый диэлектрик 7 (полиэтиленовая пленка)

40 и четыре управляющих электрода 3 (полоска из алюминиевой фольги). Раз— меры слоев диэлектрика 7 определяются зарядным напряжением батареи конденсаторон 22. Сопротивления R резисторов 5 делителей напряжения вы,браны (R = 100 МОм) таким образом, чтобы напряженность электрического поля в полиэтиленовой пленке в промежутках -1-3 и 3-2 составляла при50 близительно 50 кВ/мм. При срабатывании батареи конденсаторов 22 на управляющем электроде 3 обеспечивается половина зарядного напряжения, а в момент включения шунтирующего

I разрядника с твердым диэлектриком— импульс напряжения от генератора 18 амплитудой 80 кВ с длительностью фронта 10 НС и скоростью изменения напряжения Щ/dt = 8 кВ/НС.

Следовательно, обеспечение од-, нонременных "проколов" в твердом диэлектрике осуществляется за счет создания перенапряжения и искажения поля на заостренных концах управляющих электродов.

Управляющий электрод 3 заострен. на конце с целью создания дополнительной эоны с повышенной напряженностью электрического поля и фиксации места "прокола в полиэтиленовой пленке. Напротив места "прокола" изоляции расположены камеры поджига, создающие одновременные плазменные струи. Камера, состоящая из металлического тела 10, соплообразного отверстия 4, внутренней изоляционной. втулки 11, поджигающего электрода

12, устанавливается в основном электроде 2. Резистор 13 сопротивлением (50 кОм) служит для привязки потенциала поджигающего электрода 12 к земле. На поджигающий электрод 12 камеры разряжается емкость накопительного конденсатора 16 через вспомогательный искровой промежуток. 15 и кабели 14 развязки, Искровой .промежуток 15 управляется от генератора 18 импульсных напряжений. Внутренняя изоляция разрядника с твердым диэлектриком между основным электродом 1 и обратным токопронодом 8 выполнена из листового лансана.

Управление перным 17 и нторым 18 генераторами осущестнляется от высоковольmoro блока 20 поджига. Генератор 18 запускается в момент времени t = T/4 (где Т вЂ” период основной цепи разряда, состоящей из 6атареи конденсаторов 22, коммутатора 23 и нагрузки 21). Необходимая задержка времени = Т/4 обеспечивается блоком 19 задержки.

Шунтирующий разрядник работает следующим образом.

От блока 20 поджига запускаются генератор 18 и блок 19 задержки. l енератор 18 запускает коммутатор 23 и ток основной цепи разряда протекает через нагрузку 21. В момент времени

= Т/4, когда ток основной цепи разряда имеет максимальное значение, а напряжение на основных электродах равно нулю, блок 19 задержки выдает импульс напряжения на запуск шунти.

5 1557613 рующего генератора 19. Осуществляется подмиг вспомогательного искрового промежутка 15 данного шунтирующего разрядника. В полиэтиленовой пленке ! ,на заостренных концах управляющих электродов 3 одновременно создаются

11 11 проколы за счет использования высоковольтного импульса напряжения цт с крутым фронтом (- — 8 кВ/НС).

dt

При этом в "проколах" пленки образуются высокоомные искры вследствие того, что энергии, которая выделяется в образовавшихся отверстиях полиэтиленовой пленки, недостаточно для подпитки и образования проводящего канала с малой индуктивностью и активным сопротивлением. Это снязано с тем, что для одновременного создания "проколов" в диэлектрике используются устройства, которые обеспечивают высокую скорость нарастания импульса напряжения на управляющих электродах и, следовательно, обладают малой собственной емкостью. Увеличение емкости и запасаемой энергии в устройствах поджига приводит к увеличению.фронта поджигающего импульса и нарушению синхронного образования 11проколов" н твердом диэлектрике данного разрядника. Вследствие этого, ток основной цепи разряда не протекает через шунтирующий разрядник и затягивание импульса тока в нагрузке не происходит.

Одновременно с "проколом" полиэтиленовой пленки накопительный конденсатор 16 включается на камеры поджига. За счет надежной электромагнитной развязки цепей поджига синхронно происходит разряд н камерах по поверхностям изоляционных втулок 11 что обеспечивает резкое повышение давления в воздушных полостях соплообразных отверстий 4, под дейстнием которого струи плазмы через отверстия в электроде 2 направляются к противоположному электроду заполняя плазмой "проколы" диэлектрика. Промежуток 1-2 перемыкается четырьмя каналами с образованием рекордно низкого сопротивления закоротки при нулевом напряжении на батарее конденсаторов 22. Иунтирующий разрядник срабатывает,и в нагрузке 21 получается унинолярный импульс тока по форме, близкой к ирямоугольноиу.

55,последовательно соединенные с общим

Индуктивность данного разрядника, найденная из оциллограмм тока, составляет 1,6 Гн. Вследствие этого малая величина индуктинности не оказывает влияние на провал тока. после закорачивания нагрузки 21

Таким образом, в изобретении до» стигается четырехканальное срабатывание шунтирующего разрядника из-sa применения перенапряжения и искажения поля (одновременое создание параллельных каналов в диэлектрике и использование струй плазмы, уменьшение активного спротивления каналов) при напряжении на основных электродах разрядника, равном нулю. При этом происходит переход от колебательного к апериодическому импульсу тока, имеющего прямоугольную форму, что способствует существенному повы-, шению использования накопленной энергии, увеличению ресурса и надежности элементов емкостного накопителя энергии.

Формула изобретения

Шунтирующий разрядник, содержащий разделенные твердым диэлектриком противостоящие основные электроды, первый из которых выполнен с соплообразным отверстием, н котором установлен поджигающий электрод, подключенный к этому основному электроду через последовательно соединенные накопительный конденсатор и вспомогательный управляемый искровой промежуток, управляющий электрод которого подключен к первому генератору импульсных напряжений, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью формирования импульса тока, по форме близкого к прямоугольному, путем обеспечения надежного многоканального срабатывания, основные электроды ныполнены каждый в нице ряда подключенных к общей шине пластин, попарно образующих параллельно соединенные основные искровые промежутки, первый из основных электродов выполнен с допонительными соплообразными отверстиями, в которых установлены дополнительно введенные поджигающие электроды, причем все подмигающие электроды электрически соединены с электродом, в котором они установлены, через малоиндуктивные кабели, 1557613 звеном связи, состоящим из последовательно включенных накопительного.конденсатора и вспомогательного искрового промежутка, твердый диэлекI трик выполнен двуслойным„ а между его слоями перпендикулярно осям соплообразных отверстий установлены подключенные к дополнительно введенному второму генератору импульсных напряжений. дополнительно введенные заостренные управляющие электроды, число которых равно числу поджигающих электродов, причем острия управляющих электродов расположены напротив соответствующих соплообразных отверстий основного электрода.

1557613

Составитель Е.Ушакова

Редактор Н.Кнштулинец Техред И.Ходанич Корректор Л. Бескид

Заказ 720 Тираж 343 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям яри ГКНТ СССР

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

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