Управляемый разрядник


 


Владельцы патента RU 2520614:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газо-разрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") (RU)

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при создании управляемых разрядников для коммутации сильноточных импульсов. Разрядник имеет тригатронную конструкцию и содержит анод (3) и катод (1), выполненный с осевым отверстием, в котором установлен управляющий электрод (2) в виде стержня, отделенный от катода изолятором (4). Управляющий электрод находится на одном уровне с катодом, а керамический изолятор вынесен из разрядного промежутка катод-управляющий электрод. На внутреннюю поверхность керамического изолятора, имеющего диаметр отверстия, равный диаметру управляющего электрода, нанесено инициирующее покрытие (5), например, на основе коллоидно-графитового препарата. Технический результат - повышение долговечности и надежности разрядника в широком диапазоне рабочих напряжений, уменьшение амплитуды импульса управляющего напряжения и снижение времени запаздывания пробоя. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при создании управляемых разрядников тригатронного типа со стабильным диапазоном рабочих напряжений при большой долговечности для формирования коммутации сильноточных импульсов.

Известен управляемый разрядник тригатронного типа, содержащий анод и катод, выполненный с осевым цилиндрическим отверстием, в котором установлен управляющий стержневой электрод, отделенный от катода изолятором. (Киселев Ю.В., Черепанов В.П. Искровые разрядники. М., "Советское радио", 1976, с.12-17).

Недостатком этой конструкции разрядника является относительная малая долговечность при коммутации сильноточных импульсов. В процессе работы в режиме коммутации сильноточных импульсов происходит разрушение изоляционной втулки и вследствие этого снижение электрической прочности разрядного промежутка анод-катод, сужение диапазона рабочих напряжений и рост амплитуды импульса управляющего напряжения. Долговечность такого разрядника при работе в этом режиме составляет не более 8×105 пробоев.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по конструктивному признаку является управляемый разрядник, содержащий высоковольтный электрод и заземленный электрод, в осевом отверстии которого расположен управляющий электрод в виде стержня. В данной конструкции изолятор между катодом и управляющим электродом вынесен из разрядного промежутка, а катод выполнен с центральным отверстием в виде цилиндра, переходящего в расширяющийся конус, или в виде чашки с центральным вырезом. Управляющий электрод находится на уровне рабочей поверхности катода. В этом случае в процессе работы стержневой управляющий электрод распыляется слоями, сохраняя свой вид, близкий к первоначальному, вплоть до начала конусной части выреза катода или внутренней кромки выреза катода, выполненного в виде чашки. Долговечность разрядника этой конструкции составляет не более 2×106 пробоев. (Шкуропат П.И. Электрические характеристики управляемых искровых разрядников в воздухе при мощном поджиге, ЖТФ, 1966, XXXVI, с.1058).

Недостатком данной конструкции является то, что при распылении управляющего электрода до начала конусной части выреза катода или внутренней кромки выреза катода, выполненного в виде чашки, пробой промежутка катод-управляющий электрод происходит в глубине выреза катода. Это приводит к пропускам пробоя основного промежутка анод-катод и для пробоя основного промежутка необходимо увеличить амплитуду импульса управляющего напряжения и минимальное напряжение анода. При дальнейшей работе минимальное напряжение анода резко увеличивается, и пропуски пробоев основного промежутка наблюдаются вплоть до максимального напряжения анода.

Все рассматриваемые конструкции разрядников были выполнены с соблюдением оптимальных соотношений межэлектродных промежутков (а.с. №605279 кл Н01Т 3/00 1978).

Цель изобретения - повышение долговечности и надежности разрядника в широком диапазоне рабочих напряжений, уменьшение амплитуды импульса управляющего напряжения и снижение времени запаздывания пробоя.

Технический результат достигается за счет нанесения на внутреннюю поверхность керамического изолятора инициирующего покрытия, например, на основе коллоидно-графитового препарата, что приводит к снижению амплитуды импульса управляющего напряжения, времени запаздывания пробоя, предотвращению роста минимального напряжения анода и резкому увеличению долговечности разрядника.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном управляемом разряднике, содержащем противостоящие анод и катод, выполненный с центральным отверстием в виде цилиндра, переходящего в конус, или в виде чашки с центральным отверстием, в котором по оси установлен управляющий стержневой электрод, находящийся на одном уровне с катодом и отделенный от него керамическим изолятором, вынесенным из разрядного промежутка катод-управляющий электрод, на внутреннюю поверхность керамического изолятора с диаметром отверстия, равным диаметру управляющего электрода, нанесено инициирующее покрытие, не закорачивающее промежуток катод-управляющий электрод, например, на основе коллоидно-графитового препарата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существующих по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку не выявлены решения, в которых для повышения долговечности и надежности управляемого разрядника в широком диапазоне рабочих напряжений, уменьшения амплитуды импульса управляющего напряжения, снижения времени запаздывания пробоя, было бы использовано инициирующее покрытие, не закорачивающее промежуток катод-управляющий электрод, например, на основе коллоидно-графитового препарата, нанесенного на внутреннюю поверхность керамического изолятора, имеющего диаметр отверстия, равный диаметру управляющего электрода.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг.1(а, б) схематично изображены управляемые разрядники с различными вариантами катодов и керамических изоляторов.

Разрядник имеет тригатронную конструкцию и содержит анод 3 и катод 1, выполненный с осевым отверстием, в котором установлен управляющий электрод 2 в виде стержня, отделенный от катода изолятором 4. Управляющий электрод находится на одном уровне с катодом, а керамический изолятор вынесен из разрядного промежутка катод-управляющий электрод. На внутреннюю поверхность керамического изолятора, имеющего диаметр отверстия, равный диаметру управляющего электрода, нанесено инициирующее покрытие, например, на основе коллоидно-графитового препарата 5.

Разрядник работает следующим образом: между анодом и катодом разрядника подается постоянное напряжение, катод разрядника заземлен. При подаче импульса управляющего напряжения происходит пробой промежутка анод-катод в заданном диапазоне рабочих напряжений с частотой следования импульсов управляющего напряжения.

Сравнительные испытания разрядников на долговечность показали преимущества конструкции с применением покрытия на внутренней поверхности керамического изолятора в сравнении с разрядниками, имеющими обычные изоляторы. В табл.1 приведены данные об изменении параметров приборов, полученные в результате таких испытаний:

- например, с коллоидно-графитовым покрытием на внутренней поверхности керамического изолятора, с диаметром отверстия, равным диаметру управляющего электрода (1);

- без коллоидно-графитового покрытия (2).

Таблица 1
Кол-во пробоев: 0 1·106 2·106 3·106 5·106 1·107 1,2·107
Наименования параметров Конструктивные особенности
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1
Минимальное напряжение анода, кВ 1 1 1 1,2 1 1,5 1 1,8 1 3,5 1,1 1,2
Максимальное напряжение анода, кВ 4,9 4,9 4,9 4,9 14,9 4,9 4,9 4,9 4,9 4,8 4,6 4,6
Амплитуда импульса управляющего напряжения, кВ 4,0 4,7 4,0 6 4,0 6 4,0 6,1 4,3 6,3 4,5 4,5
Время запаздывания при минимальном напряжении анода, мкс 0,7 2,5 0,7 3 0,8 6 0,8 9 1 9 1 1
Время запаздывания при максимальном напряжении анода, мкс 0,1 0,1 0,1 0,6 0,1 0,9 0,1 1 0,1 1,2 0,1 0

Из таблицы ясно видно, что нанесение инициирующего покрытия на внутреннюю поверхность керамического изолятора увеличивает долговечность разрядника минимум в 4 раза, снижает амплитуду импульса управляющего напряжения, а также снижает и стабилизирует время запаздывания пробоя.

Это объясняется тем, что при подаче импульса на управляющий электрод под напряжение попадает и инициирующее покрытие, например, на основе коллоидно-графитового препарата. На границе инициирующее покрытие-диэлектрик за счет микрозазоров, возникающих из-за пористости керамики, происходит значительное искажение электрического поля и, соответственно, увеличение напряженности. Создаются условия для автоэлектронной эмиссии электронов в межэлектродные промежутки, что в свою очередь предотвращает рост амплитуды импульса управляющего напряжения и увеличивает долговечность разрядника, по крайней мере, в четыре раза.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Управляемый разрядник, содержащий противостоящие анод и катод, выполненный с центральным отверстием в виде цилиндра, переходящего в конус, или в виде чашки с центральным отверстием, в котором по оси установлен управляющий стержневой электрод, находящийся на одном уровне с катодом и отделенный от него керамическим изолятором, вынесенным из разрядного промежутка катод-управляющий электрод, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность керамического изолятора, имеющего диаметр отверстия, равный диаметру управляющего электрода, нанесено инициирующее покрытие, не закорачивающее промежуток катод-управляющий электрод, например, на основе коллоидно-графитового препарата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу запуска последовательного искрового разрядника, в котором соединены последовательно, по меньшей мере, два частичных искровых разрядника, а напряжение питания распределяется по частичным разрядникам с помощью первого распределителя напряжения.

Разрядник // 2339139
Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в коммутаторах для сильноточных импульсных ускорителей заряженных частиц, для импульсных генераторов токов и т.п.

Изобретение относится к области разрядной техники и может быть использовано при создании разрядных приборов, в частности разрядников, предназначенных для коммутации высоких уровней энергии, защиты аппаратуры и линий связи от перенапряжений.

Изобретение относится к управляемым мощным газоразрядным приборам с ненакаливаемым катодом или «псевдоискровым» коммутаторам, предназначенным для быстрой коммутации сильноточных высоковольтных цепей, которые могут быть использованы в различных импульсных устройствах.

Изобретение относится к коммутационной технике и может быть использовано в электродинамических установках, где необходимо переключать энергию из накопителя в нагрузку с помощью газового коммутатора.

Изобретение относится к высоковольтной сильноточной импульсной технике и является усовершенствованным многоканальным рельсовым разрядником, содержащим герметичную диэлектрическую камеру с внешней поверхностью эллиптической формы и наложенным на внешнюю поверхность стеклопластиковым бандажом, установленные параллельно друг другу в центральном сквозном отверстии камеры в плоскости ее симметрии по малой оси эллипса основные электроды полуцилиндрической формы и установленный в закрытом отверстии камеры, смещенном в одну сторону от центрального отверстия в плоскости симметрии по большой оси эллипса, управляющий электрод в виде изолированных друг от друга секций в виде пластин, заостренных с одной стороны и соединенных с другой стороны со стержнями цилиндрической формы, имеющих с заостренной стороны пазы квадратной или полукруглой формы с шагом между пазами, равным двойной ширине пазов, и расстоянием между образующимися кромками, равным величине зазора между управляющим и основными электродами, при этом к каждой из секций через проходную уплотненную шпильку подсоединена запускающая электрическая цепь, состоящая из делителя напряжения между электродами, разделительного конденсатора или неуправляемого разрядника, согласующего-демпфирующего резистора и коаксиального кабеля, металлический магнитный компенсатор, установленный в сквозном отверстии диэлектрической камеры с противоположной стороны от управляющих электродов, внешние электроды, выполненные в виде пластин с полуэллиптическими выборками, охватывающими с двух сторон диэлектрическую камеру, при этом между внешними электродами и диэлектрической камерой установлена пленочная изоляция, гибкие токовые контакты, соединяющие внешние электроды и основные электроды, смотровое окно и предохранительный пленочный клапан, установленные на торцевых отверстиях диэлектрической камеры.

Разрядник // 2227951
Изобретение относится к газоразрядной и вакуумной технике, а именно к разрядникам, которые могут быть использованы для защиты от перенапряжений, например, линий АТС или для коммутации электрических цепей.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации высоковольтных накопителей энергии. .

Изобретение относится к области плазменной техники. Технический результат - повышение стабильности плазменного потока и устойчивости протекания тока в межэлектродном промежутке, что обеспечивает существенное уменьшение времени коммутации и увеличение амплитуды разрядного тока. Электродная система устройства для стабилизации катодного плазменного потока включает соосные катод, анод и управляющий электрод, в межэлектродный промежуток введен дополнительный изолированный электрод, представляющий собой полый металлический цилиндр, содержащий щель вдоль одной из образующих по всей длине цилиндра и соосный с электродной системой, причем диаметр цилиндра составляет 3-8 диаметров катода, а длина составляет 0.6-0.8 длины межэлектродного промежутка. 2 ил.

Устройство для быстрого замыкания электрической цепи имеет основной искровой промежуток с основными электродами и пусковым устройством, которое имеет дополнительный искровой промежуток с дополнительными электродами для зажигания электрической дуги в основном искровом промежутке. Дополнительные электроды экранированы от основного искрового промежутка посредством экранирующего блока (4), имеющего канальное средство (9, 10), проходящее через него от наружной стороны (11) дополнительного искрового промежутка до наружной стороны (12) основного искрового промежутка экранирующего блока (4). Устройство дополнительно включает сопло (6) с первым концом, являющимся наиболее близким к дополнительному искровому промежутку, и со вторым концом, наиболее близким к основному искровому промежутку. Первый конец имеет входное отверстие (7), которое находится в соединении с канальным средством (9, 10), а второй конец имеет выходное отверстие (8). Технический результат - возможность активирования основного искрового промежутка множество раз без необходимости промежуточного технического обслуживания устройства. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к высоковольтным сильноточным коммутаторам с наносекундными временами нарастания тока и запаздывания срабатывания. Управляемый вакуумный разрядник содержит установленные в корпусе с окном для прохождения лазерного луча два противостоящих электрода, соединенных с клеммами источника напряжения, и поджигающий лазер. Первый электрод выполнен со сквозным отверстием, расположенным напротив окна в корпусе. Поджигающий лазер и первый электрод со сквозным отверстием соединены с положительной клеммой источника напряжения, а второй электрод, являющийся катодом, соединен с отрицательной клеммой источника напряжения и выполнен с углублением на рабочей поверхности, которое расположено напротив сквозного отверстия в первом электроде. Указанное углубление на катоде выполнено в виде усеченного конуса, сужение которого направлено в сторону первого электрода. Технический результат - уменьшение времени запаздывания и времени нарастания тока при той же мощности поджигающего импульса. 1 ил.

Изобретение относится к устройству для зажигания искровых разрядников с пусковым электродом (T), находящимся в одном из или на одном из основных электродов (H2) и изолированным относительно этого основного электрода (H2). Пусковой электрод (T) электрически соединен с другим основным электродом посредством по меньшей мере одного элемента, переключающего напряжение или контролирующего напряжение. Между пусковым электродом (T) и этим другим основным электродом (H1) имеется воздушный зазор. Пусковой электрод (T) совместно с изоляционным переходом (I) и со слоем материала (M), имеющего более низкую проводимость, чем материал одного из основных электродов, образуют слоистую структуру, которая представляет собой слоистый диэлектрик в виде последовательно включенных первой частичной емкости (Ci) с диэлектриком (I) изоляционного перехода и второй частичной емкости (Cm) с материалом (M) в качестве диэлектрика. Технический результат - возможность задавать характеристики срабатывания в широких пределах без ущерба для эксплуатационной надежности и долговременной стабильности разрядника. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к высоковольтной сильноточной импульсной технике, а именно к сильноточным коммутирующим газонаполненным рельсовым разрядникам. Многоканальный рельсовый разрядник содержит герметичный диэлектрический корпус (1), выполненный в виде единой в поперечном сечении конструкции, с установленными в ней параллельно друг другу протяженными основными электродами (2) и установленными между ними поджигающими электродами (4) с наконечником конусной формы, расположенными по оси, перпендикулярной к осям основных электродов (2), и выполненными изолированными друг относительно друга. При этом к центральному поджигающему электроду (4) подсоединен штуцер газового наполнения (8) разрядника, к каждому основному электроду (2) подключена зарядная электрическая цепь положительной и отрицательной полярности, а к поджигающим электродам (4) подключена запускающая электрическая цепь. Технический результат - создание низкоиндуктивного многоканального рельсового разрядника с двуполярной зарядкой, обеспечивающего снижение потерь в колебательном контуре емкостного накопителя на активном сопротивлении разрядника и повышение ударного напряжения накопителя. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх