Взрывной выключатель импульсного тока
Изобретение относится к электротехнике, к коммутирующим устройствам для выключения импульсных токов при помощи взрыва. Цель изобретения - повышение быстродействия. Выключатель содержит заряд взрывчатого вещества (ВВ) с инициатором, формирователь плазменного канала, токоподводящие электроды, охватывающую их ребристую преграду, выполненную из диэлектрика, ребра которой образуют спираль, проводящего экрана, который может быть выполнен в виде обмотки, замкнутого на нагрузку и охватывающего первую диэлектрическую преграду, а также вторую диэлектрическую преграду, охватывающую экран. 2 ил.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к коммутирующим устройствам для выключения импульсных токов при помощи взрыва. Оно может быть применено в народном хозяйстве в качестве аварийных выключателей в энергетических установках, в экспериментальной технике при получении больших мощностей с помощью взрывомагнитных генераторов в исследованиях источников света, генераторов излучения, для вывода энергии из индуктивных накопителей в нагрузку. Целью изобретения является повышение быстродействия. На фиг.1 и 2 показан выключатель в двух проекциях. Выключатель содержит токоподводящие электроды 1, заряд ВВ 2, инициатор 3, формирователь плазменного канала 4, диэлектрическую преграду 5 с ребрами, образующими спиральный канал, проводящий экран 6, замкнутый на нагрузку 7. Заряд 2 размещен между электродами 1. В качестве формирователя 4 взята диэлектрическая пленка с напылением металлом, контактирующим с электродами 1. Диэлектрическая преграда с ребрами, образующими спиральный канал, отделена слоем диэлектрика от проводящего экрана 6. Проводящий экран 6 охватывает вторая диэлектрическая преграда 8. Выключатель работает следующим образом. В заданный момент времени инициатором 3 в заряде ВВ 2 инициируется детонационная волна. При выходе детонационной волны на границу с плазмой дугового разряда в последней возбуждается ударная волна, ускоряющая плазму в направлении своего движения к ребрам, образующим спиральный канал. Ускоренная ударной волной плазма затекает в спиральный канал, а на ребрах при отражении ударной волны из-за неустойчивости границы плазма-продукты детонации происходит перемешивание горячей плазмы с относительно холодными продуктами детонации, охлаждение ее и распад. Ток начинает течь по плазме, движущейся в спиральном канале, образованном ребрами диэлектрической преграды 5. Происходит перестройка тока, вызывающая изменение магнитного потока через проводящий экран 6, замкнутый на нагрузку, и возникновение индукционного тока в нем. Ток в экране будет создавать магнитное поле, тормозящее движущуюся в спиральном канале плазму, возникшие электромагнитные силы с одной стороны ускоряют распад плазмы из-за усиления неустойчивостей контактной границы с продуктами детонации, а с другой приводят к совершению работы продуктами детонации при движении плазмы в тормозящем магнитном поле. Работа продуктами детонации совершается по сжатию магнитного поля тока экрана и преобразуется в энергию тока в экране, в дальнейшем эта энергия выделяется в нагрузке. Экран 6 можно выполнить в виде обмотки. Перестройка тока и в результате этого возрастающая индуктивность приводит к уменьшению тока в выключателе, что вместе с появлением тормозящего плазму магнитного поля, вызывающего усиление гидродинамических неустойчивостей контактной поверхности продуктов детонации с плазмой и возникновение магнитогидродинамических неустойчивостей, приводят к увеличению скорости отключения и повышению надежности работы выключателя. Выключатель выгодно использовать при выводе энергии из индуктивного накопителя в нагрузку. Перестройка тока в выключателе, возникающая при образовании спирального токопроводящего канала, приводит к возникновению по закону электромагнитной индукции индукционного тока в экране 6, охватывающем плазменный канал 5. Индукционный ток всегда будет иметь направление, препятствующее расширению спирального токопроводящего канала. В результате продукты детонации будут разлетаться не свободно, они будут совершать работу по перемещению спирального тока в магнитном поле индукционного типа, усиливая последний. Произойдет преобразование энергии расширяющихся продуктов детонации в электрическую энергию индукционного тока в обмотке, охватывающей плазменный канал. В результате этого при определенных отношениях параметров схемы энергия, передаваемая в нагрузку за счет работы, совершаемой продуктами детонации, будет превосходить первоначально накопленную энергию в накопителе. Описанное явление будет иметь место на начальном этапе выключения при образовании спирального токопроводящего канала и при движении плазмы в канале за ударной волной, до начала распада плазмы после развития неустойчивостей, инициируемых отраженными ударными волнами. Таким образом, осуществление заявляемых признаков позволяет получить неожиданный, неочевидный положительный эффект. Выключатель испытан в лабораторных условиях. Результаты испытаний подтверждают более высокое быстродействие прибора при небольшом количестве взрывчатого вещества.
Формула изобретения
1. ВЗРЫВНОЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА по авт. св. N 1621769, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен проводящим экраном и второй диэлектрической перегородкой проводящий экран подключен к выводам для подключения нагрузки и установлен так, что он охватывает первую диэлектрическую преграду, а вторая диэлектрическая преграда установлена так, что охватывает указанный проводящий экран. 2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что проводящий экран выполнен в виде обмотки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
