Трехэлектродный разрядник

 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей разрядника путем обеспечения требуемой задержки срабатывания. Разрядник содержит два осносных электрода, расположенных в изоляционном 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я15 Н 01 Т 2/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666507/07 (22) 23.03.89 (46) 07.04.91. Бюл. ¹ 13 (71) Институт электрофизики Уральского отделения АН СССР (72) С.Н. Рукин (53) 621,316.933 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1042166, кл, Н 03 КЗ/53, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 329613, кл. Н 01 Т 2/02, 1970. (54) ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫЙ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к импульсным разрядникам, и может быть использовано для коммутации заряжаемых емкостных накопителей, а также для получения срезанных импульсов высокого напряжения в широком временном диапазоне, Известны импульсные высоковольтные разрядники, которые выдерживают фронт воздействующего импульса напряжения, а затем срабатывают на плоской части импульса. Такой режим работы характерен для обостряющих разрядников, включаемых между импульсно эаряжаемым емкостным накопителем и нагрузкой, а также для срезающих разрядников, срабатывающих в определенный момент времени после начала импульса и шунтирующих нагрузку.

В наносекундном диапазоне времени воздействующего напряжения срабатывание разрядника на плоской части импульса обеспечивается благодаря конечному времени формирования разряда в перенапряженном искровом промежутке, Однако, когда длительность фронта воздействующего напряжения становится больше времени запаздывания разряда, та,5U„„1640766 А1 (57) Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей разрядника путем обеспечения требуемой задержки срабатывания. Разрядник содержит два осносных электрода, расположенных в изоляционном корпусе, выполненном в виде двух цилиндров, разделенных дисковым поджигающим электродом. Один из промежутков между поджигающим и основным электродами шунтирован резистором. 1 з. и. ф — лы, 3 ил. кой разрядник срабатывает на нарастающем участке импульса напряжений с определенным статистическим разбросом во времени. Это обуславливает нестабильность амплитуды напряжения, а также не

/ позволяет получать срезанные импульсы напряжения прямоугольной формы, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей разрядника путем обеспечения требуемой задержки срабатывания.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема трехэлектродного разрядника; на фиг. 2 — эквивалентная электрическая схема замещения разрядника; на фиг. 3 — эпюры напряжения на разряднике 01-2u его промеЖУткдх 01-5 и U5-2.

Разрядник содержит основные противостоящие электроды 1 и 2 (фиг. 1), корпус, составленный из двух изоляционных цилиндров 3 и 4. Между изоляционными 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

1 640766 достигается при нанесении покрытия на внешнюю поверхность цилиндра или йа обе поверхности одновременно..

Электрическая схема замещения содержит(фиг, 2) клеммы 7 и 8, к которым подключены основные электроды 1 и 2.

Поджигающий электрод 5 делит промежуток между электродами 1 и 2 на два последовательно соединенных искровых йромежутка 1-5 и 5-2, параллельно которым подключены конденсаторы 9 и 10, емкости которых Сз и С4 соответствуют межэлектродным емкостям разрядника.

Промежуток 1 — 5 шунтирован резистором

11, сопротивление которого соответствует сопротивлению покрытия 6.

Разрядник работает следующим образом.

На фиг. 3 показаны эпюры напряжений для симметрично выполненного разрядника, когда емкости конденсатора 9 и 10 и пробивные напряжения U>-s u Us-г промежутков 1-5 и 5-2 равны между собой. При воздействии на разрядник импульса напряжения 01-г, имеющего крутой передний фронт и плоскую вершину, благодаря конденсаторам 9 и 10 происходит емкостное распределение на ряжения по промежуткам 1-5 и 5-2. После окончания нарастания напряжения 01-г начинается процесс перераспределения напряжения по промежуткам 1-5 и 5 — 2 из-за шунтирующего действия резистора 11. При разряде конденсатора 9 через резистор 11 напряжение

U,-s экспоненциально убывает, а напряжение Оь-г соответственно возрастает, поскольку на плоской части импульса выполняется соотношение 01 s+ Us-г = U>-г.

При достижении напряжением 0з-г значения, равного пробивному напряжению Us-q промежутка 5 — 2, происходит его пробой, после чего полное напряжение прикладывается к промежутку 1-5. вызывая его пробой.

Таким образом, происходит полное срабатывание разрядника на плоской части импульса напряжения.

Как видно из фиг. 3, момент срабатывания разрядника на плоской части импульса

tcp определяется фактически временем роста напряжения Us-г до пробивного напряжения промежутка 5-2, поскольку после пробоя промежутка 5-2 промежуток 1-5 пробивается. за существенно более короткий промежуток времени, чем tcp. Поэтому момент срабатывания разрядника tcp на плоской части импульса легко регулируется в широких пределах путем изменения величины U"P, например, путем изменения величины, давления газа, наполняющего разрядник, при неизменной величине воэ40 пряжение 10 кВ). Резистивное покрытие в разряднике моделировалось подключением параллельно одному из промежутков резистора типа КЭВ, поверхность которого представляет собой полупроводящее покрытие на основе пленки осажденного углерода и двуокиси олова. Межэлектродные емкости имели величину 10 пФ, Разрядник включался между емкостным накопителем емкостью 5 нФ, который импульсно заряжался до напряжения 10 — 20 кВ за время 100 мкс, и нагрузкой (резисторы ТВО с общим сопротивлением 12 Ом). Разрядник автоматически срабатывал на плоской части импульса при входном напряжении до 26кВ.

Момент срабатывания разрядника на плоской части импульса tcp регулировался путем подключения резисторов К38 различных номинальных сопротивлений, а также изменением амплитуды подаваемого на разрядник импульса напряжения при действующего напряжения U>-г. В том случае, если после срабатывания разрядника и разряда емкостного накопителя на нагрузку происходит следующий цикл заряда емкост5 ного накопителя (на разрядник подается следующий импульс напряжения U>-г), то путем регулировки величины tcp разрядник обеспечивает регулировку частоть1 следования импульсов 1 л на нагрузке, поскольку

10 fcn =1/tcp. Характерное время перераспределения напряжения по промежуткам разрядника пропорционально произведению С Rn, где С вЂ” емкость межэлектродных промежутков и йл — величина сопротивления полу15 проводящего покрытия. В реальных конструкциях разрядников величина межэлектродных емкостей С лежит в пределах

10 1Π— 10 1г Ф, что при величине сопротивления полупровоцящего покрытия R> в диа20 пазоне 10 — 10 Ом дает возможность з получения величины tcp в широком временном диапазоне — практически от десятков наносекунд до единиц миллисекунд. Нанесение резистивных покрытий на изоляцианные конструкции в настоящее время достаточно хорошо отработано.

Таким образом, нанесение реэистивноГо покрытия, шунтирующего Один из прОмежутков разрядника, приводит к достижению поставленной цели, а именно обеспечение автоматического срабатывания разрядника на плоской части импульса с заданной âðåменной задержкой в широком временном интервале.

Экспериментальная проверка работоспособности устройства проводилась на симметричном трехэлектродном разряднике с напряжением самопробоя - 20 кВ (каждый промежуток имел пробивное на1640766 фиксированной величине сопротивления

Рл. Были получены времена задержки срабатывания разрядника асср от 100 мксдо 10 мс.

Нестабильность времени kp при фиксированных условиях не превышала 10 .

Формула изобретения .Трехэлектродный разрядник, содержащий два основных противостоящих электрода, расположенных внутри заполненного газом цилиндрического корпуса, выполненного в виде двух соосных изоляционных цилиндров, разделенных дисковым поджигающим электродом с центральным

5 отверстием, отл и чающий сятем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, на боковую поверхность одного из изоляционных цилиндров корпуса нане10 сено полупроводящее покрытие.

1640766

cap ИГ5

Составитель В.Гомзин

Редактор В.Бугренкова Техред M.Moðãåíòýë Корректор Л.Патай

Заказ 1020 Тираж 284 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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