Способ управления срабатыванием газового разрядника

 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. Цель изобретения - повышение срока службы и уменьшение времени коммутации, путем обеспечения многоканального срабатывания. В межэлектродном промежутке создают напряженность электрического поля 1 - 3 кВ/см и с помощью луча лазера формируют плазменный факел, длину которого устанавливают в зависимости от длины межэлектродного промежутка. 1 табл. , 1 ил.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для управления многоканальным срабатыванием искровых разрядников при коммутации больших импульсных токов в нагрузку. Цель изобретения - повышение срока службы и уменьшение времени коммутации путем обеспечения многоканального срабатывания. На чертеже представлен общий вид разрядника, в котором осуществлен предлагаемый способ управления. Разрядник содержит из корпуса 1 и двух противостоящих электродов 2 и 3 диаметром 120 мм, расстояние между ними может изменяться от 0 до 50 мм. Один из электродов 2 является высоковольтным, другой - 3 имеет сквозное отверстие, в котором на пути прохождения луча 4 лазера размещена пленка 5 из прозрачного диэлектрика (триацетата), толщиной 0,15 мм, поверхность которой, обращенная в сторону электрода 2, покрыта слоем 6 мелкодисперсного порошка алюминия с размером частиц 0,1-1 мкм. Для ввода луча 4 лазера в корпус 1 разрядника во фланце 7 имеется прозрачное окно 8, а для фокусировки луча 4 лазера с полости электрода 3 установлена линза 9. Способ управления срабатыванием газового разрядника осуществляется следующим образом. К электроду 2 прикладывается постоянное напряжение U, а противостоящий электрод 3 заземляется. Через окно 8 во фланце 7 корпуса разрядника пропускают луч 4 лазера. Сфокусированный линзой 9 луч 4 лазера, проходя через прозрачную пленку 5, покрытую со стороны, обращенной в межэлектродный промежуток, слоем 6 мелкодисперсного порошка алюминия, выбивает этот порошок пленки 5 и, взаимодействуя с ним, образует в разрядном промежутке лазерный факел 10 с высокой проводимостью, распространяющейся в сторону противостоящего электрода 2. Если напряженность электрического поля в разряднике высокая, то при достижении факелом такого положения, когда напряженность электрического поля между фронтом факела и электродом 2 достигает пробивного значения, между фронтом факела и электродом 2 возникает искровой канал. При увеличении межэлектродного расстояния факел увеличивается в длину, плотность его уменьшается, проводимость так же уменьшается при определенной величине межэлектродного расстояния при перемыкании факелом межэлектродного промежутка коммутации разрядника не происходит. Фронт факела, образованный раскаленными и ионизированными частицами порошка алюминия, дойдя до электрода 2, частично растекается вдоль его поверхности, остальная часть отразившись от поверхности электрода движется навстречу лазерному факелу. Плотность частиц факела в этой части увеличивается почти вдвое, а поверхность отраженного фронта имеет множество остроконечных выступов, с которых формируется большое число искровых каналов уже в подготовленном столбе лазерного факела. Экспериментально была определена зависимость числа "п" каналов от величины межэлектродного промежутка при рабочем напряжении на разряднике 4 кВ и длине лазерного факела 5 см. Наибольшее число каналов 1000-2000 наблюдалось при межэлектродном промежутке 2,5 см и уменьшилось при величинах межэлектродного промежутка 1,3 см до 4 см. При величинах межэлектродного промежутка 1,2 см и 4,2 см наблюдались одноканальные срабатывания разрядника, т. е. величина напряженности электрического поля и межэлектродного промежутка 1,2 см и 4,2 см наблюдались одноканальные срабатывания разрядника, т. е. величина напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке находилась в пределах: 1 ≅ U/d ≅ 3 кВ/см при многоискровом режиме работы разрядника. Режим работы разрядника - одноканальный или многоканальный зависит от длины лазерного факела. Данные по числу "п" каналов для оптимальной длины d межэлектродного промежутка, равной 2,5 см для условий, указанных выше, при изменении длины l_ф лазерного факела от 4 до 6 см представлены в таблице: l_ф, см 4 4,5 5 5,5 6 n 1-690 1250 2430 1640 1-710 Из таблицы видно, что наибольшее число искровых каналов наблюдалось при условии выбора длины l_ф плазменного факела из соотношения d = 0,45-0,55 l_ф. Для получения выбранной длины факела необходимо учитывать следующее: длина лазерного факела зависит от количества нанесенного на прозрачную подложку мелкодисперсного алюминиевого порошка и интенсивности излучения на мишени (порошке алюминия), которые определяют заранее опытным путем. Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ управления срабатыванием разрядника позволяет увеличить число искровых каналов на 3 порядка, т. е. значительно увеличить срок службы электродов разрядника и уменьшить время коммутации. (56) Приборы для научных исследований, 1971, N 10, с. 15-25. Авторское свидетельство СССР N 1106399, кл. Н 01 Т 1/00, 1984.

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СРАБАТЫВАНИЕМ ГАЗОВОГО РАЗРЯДНИКА, при котором на электроды разрядника подают напряжение и формируют в межэлектродном промежутке плазменный факел, путем пропускания луча лазера в межэлектродный промежуток через отверстие в одном из электродов разрядника, закрытое прозрачной диэлектрической пленкой с нанесенным на ее поверхность слоем мелкодисперсного порошка алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы и уменьшения времени коммутации путем обеспечения многоканального срабатывания разрядника, величину U напряжения на электродах разрядника и длину l_ф плазменного факела устанавливают в зависимости от длины d межэлектродного промежутка из условия U/d = (1 - 3) кВ/см, d/l_ф = 0,45 - 0,55.

РИСУНКИ

Рисунок 1