Способ стабилизации высоковольтного напряжения на базе разряда с сужением плазменного канала

Изобретение относится к плазменной энергетике к области стабилизации напряжения в высоковольтном диапазоне и может быть использовано в силовых цепях объектов наземной и космической ядерной энергетики, а также при разработке систем экологической аварийной защиты и контроля на атомных станциях, ядерных энергетических установках, подводных лодках. Технический результат - получение стабилизированного напряжения Uстаб в диапазоне от 10 до 100 B. Разряд создают непосредственно между катодом и управляющим электродом через отверстие в основном аноде, на основной анод подают отрицательный потенциал, а регулировку стабилизируемого напряжения в диапазоне от 10 до 100 B осуществляют изменением давления гелия либо отрицательного потенциала на основном аноде. 6 ил.

 

Изобретение относится к плазменной энергетике к области стабилизации напряжения в высоковольтном диапазоне и может быть использовано в силовых цепях объектов наземной и космической ядерной энергетики, а также при разработке систем экологической аварийной защиты и контроля на атомных станциях, ядерных энергетических установках, подводных лодках.

Известен способ стабилизации напряжения (авторское свидетельство SU №1185429, опубл. 15.10.1985 г.), реализованный в конструкции плазменного диода с сужением разрядного канала. Способ включает создание разряда между анодом и катодом в газонаполненном приборе. Разряд создают в режиме низковольтного пучкового разряда в инертном газе. Давление газа выбирают из выражения d l ε = 1 3 l i a l e a . При этом устанавливают рабочий ток, не превышающий ток эмиссии катода. Для стабилизации напряжения в диапазоне 10-50 B межэлектродный промежуток заполняют инертными газами с различными потенциалами ионизации: ксеноном, криптоном, аргоном, неоном и гелием.

Недостатком аналога является невозможность стабилизации напряжения выше 50 В и развитие неустойчивостей, вызванных наличием участка отрицательного сопротивления на вольтамперной характеристике (BAX) прибора.

Известен стабилитрон с регулировкой рабочего тока (патент RU 2417397, опубл. 27.04.2007 г.), содержащий соединенные последовательно между собой источник питания, сопротивление нагрузки и ограничительное сопротивление в цепи нагрузки. Стабилитрон снабжен триодным стабилитроном, включенным параллельно сопротивлению нагрузки, и ограничительным сопротивлением, включенным между базой и коллектором триодного стабилитрона.

Недостатком аналога является невозможность стабилизации напряжения выше 50 B.

Известен высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения (патент RU 2298256, опубл. 27.04.2011 г.), содержащий стабилизирующий элемент, преобразователь напряжения, подключенный к стабилизирующему элементу и к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к двухканальному вентильно-конденсаторному блоку.

Недостатком аналога является невозможность гибкого управления стабилизируемым напряжением.

Известен способ стабилизации электрических параметров в газоразрядных приборах с отрицательным сопротивлением (патент RU 2498441, опубл. 10.11.2013 г.), принятый за прототип. Способ реализован в трехэлектродной конструкции, где анод выполняют с отверстием, а управляющий электрод устанавливают вне разрядного промежутка за анодом, соосно с ним. Способ включает создание основного разряда между катодом и анодом, создание разряда между анодом и управляющим электродом и установку тока управляющего электрода не более 0,05 A.

Недостатком прототипа является невозможность стабилизации напряжения выше 50 B.

Техническим результатом изобретения является получение стабилизированного напряжения Uстаб в диапазоне от 10 до 100 B.

Технический результат достигается тем, что разряд создают непосредственно между катодом и управляющим электродом через отверстие в основном аноде, на основной анод подают отрицательный потенциал, а регулировку стабилизируемого напряжения в диапазоне от 10 до 100 B осуществляют изменением давления гелия либо отрицательного потенциала на основном аноде.

Способ стабилизации высоковольтного напряжения на базе разряда с сужением плазменного канала поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - конструкция прибора с сужением разрядного канала, где

1 - катод;

2 - основной анод;

3 - внешний управляющий электрод;

4 - нагреватель;

5 - тепловой экран;

6 - катодная микротермопара;

7 - зонд;

8 - охранные алундовые изоляторы;

9 - боковой проводящий экран;

фиг. 2 - ΒΑΧ промежутка катод-основной анод (1-3) и катод-управляющий электрод (4-7); PHe, тор: 1-0,9; 2-0,3; 3-0,1; 4-1; 5-0,8; 6-0,6; 7-0,5.

фиг. 3 - ΒΑΧ промежутка катод-управляющий электрод, зарегистрированный при разных давлениях гелия PHe, тор: 1-0,85; 2-0,7; 3-0,6; 4-0,4, 5-0,2, 6-0,1.

фиг. 4 - ΒΑΧ промежутка катод-управляющий электрод при различных отрицательных потенциалах основного анода Ua и давлении PHe=0,5 тор.

фиг. 5 - зависимость стабилизируемого напряжения Uстаб от давления гелия,

фиг. 6 - зависимость стабилизируемого напряжения Uстаб от отрицательного потенциала на основном аноде для трех значений давления гелия.

Способ осуществляют следующим образом.

Устройство прибора приведено на фиг. 1. Импрегнированный барием термокатод 1 имеет диаметр 10 мм, а основной молибденовый анод 2 выполнен в виде диафрагмы диаметром 30 мм с центральным отверстием диаметром 2 мм. Основной анод установлен в 8 мм от катода параллельно и соосно с ним. Управляющий молибденовый электрод 3 диаметром 30 мм вынесен из зоны основного разряда за основной анод и находится от него на расстоянии 1 мм. К катоду примыкает формирователь геометрии основного разрядного промежутка в виде металлического конусного экрана 9. Межэлектродный промежуток заполняют спектрально-чистым гелием. Потенциал конусного экрана совпадает с потенциалом катода. Напряжение на основной анод и управляющий электрод подают относительно катода от источника постоянного тока (не показано).

Для пояснения способа на фиг. 2 приведены ΒΑΧ промежутка катод-основной анод (1-3) и катод-управляющий электрод (4-7) в режиме низковольтного пучкового разряда; PHe, тор: 1-0,9; 2-0,3; 3-0,1; 4-1; 5-0,8; 6-0,6; 7-0,5. Из фиг. 2 видно, что ΒΑΧ 4-7 являются существенно более высоковольтными, чем 1-3, и удовлетворяют требованиям стабилизации напряжения в диапазоне выше 50 B.

Далее осуществляется управление стабилизируемым напряжением в диапазоне 50-100 B путем изменения давления гелия. Проанализируем фиг. 3, где представлены вольтамперные характеристики промежутка катод-управляющий электрод, зарегистрированные для ряда значений давлений гелия; PHe, тор: 1-0,85; 2-0,7; 3-0,6; 4-0,4, 5-0,2, 6-0,1. Видно, что с уменьшением давления напряжение горения разряда растет и достигает значения ≈100 B при PHe=0,1 тор.

Столь же эффективное управление стабилизируемым напряжением Uстаб в диапазоне от 50 до 100 B может осуществляться изменением отрицательного потенциала на основном аноде, что подтверждается фиг. 4, где представлены ΒΑΧ промежутка катод-управляющий электрод при различных отрицательных потенциалах основного анода Ua и давлении PHe=0,5 тор. Видно, что изменение потенциала основного анода в диапазоне Ua=(-2÷-16) B решает задачу управления стабилизированным высоковольтным напряжением вплоть до Uстаб=100 B.

Эффективность предлагаемого способа проиллюстрирована зависимостью стабилизируемого напряжения от давления гелия (фиг. 5) и от отрицательного потенциала на основном аноде для трех значений давления гелия (фиг. 6).

Таким образом, способ обеспечивает получение стабилизированного напряжения в диапазоне от 10 до 100 B за счет создания разряда между катодом и управляющим электродом через отверстие в основном аноде при отрицательном анодном потенциале и управления стабилизируемым напряжением. Такое управление может осуществляться как регулировкой давления гелия, так и изменением отрицательного потенциала на основном аноде.

Способ стабилизации высоковольтного напряжения на базе разряда с сужением плазменного канала, включающий установку управляющего электрода соосно за основным анодом, выполненным с отверстием, отличающийся тем, что разряд создают непосредственно между катодом и управляющим электродом через отверстие в основном аноде, на основной анод подают отрицательный потенциал, а регулировку стабилизируемого напряжения в диапазоне от 10 до 100 В осуществляют изменением давления гелия либо отрицательного потенциала на основном аноде.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам с зарядным элементом, предназначенным для бесконтактной передачи электромагнитной энергии множеству электронных приборов.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технике газоразрядных и вакуумных приборов. .

Изобретение относится к области производства химически активных металлов из рудного сырья и других соединений и может быть использовано для рафинирования любых металлов, включая химически активные и тугоплавкие металлы, от неметаллических примесей и металлов.

Изобретение относится к погружным генераторам ударных волн для регенерации глубоких скважин на нефть, воду и другие жидкие флюиды с изменяющейся температурой из-за геотермического градиента, а также технике, работающей в условиях быстро и сильно изменяющихся температур.

Изобретение относится к плоскому излучателю. .
Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано в производстве газоразрядных индикаторных панелей (ГИП) переменного тока. .

Изобретение относится к способам формирования изображения на газоразрядном матричном индикаторе. .

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано при разработке высоковольтных газоразрядных приборов, например разрядников-обострителей для малогабаритных импульсных генераторов рентгеновских и электронных пучков и импульсов высокого напряжения наносекундной длительности.

Изобретение относится к области химического осаждения веществ из газовой фазы на поверхность диэлектриков, в частности для нанесения декоративных покрытий методом газофазного плазмохимического осаждения кремнийсодержащих веществ на изделия из стекла, керамики, фарфора и т.п.
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении газоразрядных индикаторных панелей. .

Изобретение относится к области высокочастотной техники. Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом содержит газоразрядную камеру, образованную электродами - полым катодом и полым анодом, разделенными изолятором, к электродам камеры подключены источник питания и электрическая нагрузка, причем полость катода и полость анода открыты навстречу друг другу и соединены между собой каналом, формируемым в зоне стыка катода и анода отверстием, открывающим катодную полость, отверстием в изоляторе, задающим межэлектродный промежуток, и отверстием, открывающим анодную полость. Канал сужен посредством выполнения, по крайней мере, одного из отверстий, формирующих канал, таким образом, чтобы площадь поперечного сечения этого отверстия была меньше средней площади поперечного сечения катодной полости. Технический результат - увеличение значений частот генерации ВЧ-генератора на основе разряда с полым катодом. 1 ил.

Изобретение относится к области высокочастотной техники. Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом содержит газоразрядную камеру, образованную электродами - полым катодом и анодом, к электродам камеры подключены источник питания и электрическая нагрузка, к камере подсоединена система создания газоразрядной среды. В качестве газа, формирующего газоразрядную среду, использован газ с более высоким, чем у кислорода, значением энергии сродства молекулы к электрону. В частности, в варианте реализации генератора в качестве газа, формирующего газоразрядную среду, использован газ SF6 (элегаз). Технический результат - увеличение мощности излучения ВЧ-генератора на основе разряда с полым катодом за счет повышения величины напряжения разряда с полым катодом, реализуемого в газоразрядной камере ВЧ-генератора, путем использования рабочего газа, у которого эффективность образования заряженных частиц меньше, чем у воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к плазменной энергетике к области стабилизации напряжения в высоковольтном диапазоне и может быть использовано в силовых цепях объектов наземной и космической ядерной энергетики, а также при разработке систем экологической аварийной защиты и контроля на атомных станциях, ядерных энергетических установках, подводных лодках. Технический результат - получение стабилизированного напряжения Uстаб в диапазоне от 10 до 100 B. Разряд создают непосредственно между катодом и управляющим электродом через отверстие в основном аноде, на основной анод подают отрицательный потенциал, а регулировку стабилизируемого напряжения в диапазоне от 10 до 100 B осуществляют изменением давления гелия либо отрицательного потенциала на основном аноде. 6 ил.

Наверх