Патент ссср 320217

 

!

II) 3202l7

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. сви1детельства (22) Заявлено 03.08,70 (21) 1459406/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.74. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 16.09.74 (51) М. Кл. Н Olj 15/02

Н Olj 17/14

Н Olj 17/40

Государстеенио1й комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретеиий и аткро1тий (53) УДК 621.316.933 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. К. Кикоин, А, И. Настюха, О. Г. Беспалов, A. С. Князятов, П. А. Смирнов и A. Н. Удовенко (71) Заявитель

В 1"; Т Б (54) ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ КОММУТАТОР

Изобретение относится к сильноточным газоразряднь1м коммутаторам. в частности к высоковольтным сильноточным коммутирующим устройствам.

Известны сильноточные газоразрядные коммутаторы, содержащие аксиально симметричные электроды, разделенные газоразрядным проме?кутком. Применяют, например, коммутаторы, катод которых представляет собой чашеобразную металлическую камеру, а анод выполнен в виде диска, изолированного от катода и помещенного внутрь камеры.

Такие устройства позволяют надежно коммутировать токи с амплитудой в сотни килоампер !рн напряжении около 20000 в. Они характеризуются высокой надежностью и длительным сроком службы.

Однако подобная конфигурация электродов, особенно при оптимальных условиях по давлению, приводит к реализации в этих устройствах такой формы пинч-эффекта, при которой сжимающийся проводящий плазменный шнур 110 своей форме приближается K конусу.

При увеличении коммутируемых токов происходит схлопывание токовои оболочки конуса, возникает плазменный фокус, нз которого выбрасываются куму.гятивные струи плазмы, разрушающие электроды и вызыв".,10ùèå повьш1е шос газозыделеннс.

Для предотвращения образования плазменного фокуса, а соответственно, и кумулятивных струй плазмы в осевой области ггзоразрядного промежутка необходимо во время

5 нарастания тока через ко.,.мутирующее устройство создать продольное магнитное поле, пе меньшее по волн.ине, чем внешнее магнитное !.0.7å тока в газоразрядном проме?1(ут ке.

10 Цель изобретения — повысить предельные значения коммутнруе.1ых электрических токов простой и эффективной реализацией условий, приводящи.;. к разрушени:о плазменного фокуса.

15 Достигается это поме;цением В газоразрядный промежуток коммутатора незамкнутого электРОп1)сводного Витка,,711ÑIIßëhIIÎÃÎ с элсi< тродами и соединенного одним концом с одним из электродов.

20 Виток v.î?êåò быть выполнен в v.èäå psI,7а раздельных отрезков, каждый из которых одни.,: концом сосд1гнен с электродом коммуTB,T0p;. Пр11 cëë0!iûÂßI .IIII тОкОВыЙ слой 110

II. 1дает H . B!IT )Ii (17H BIITKII) ii. В1?отекаЯ

25 не1,:у, создает магнитное иоле в центральной части газоразрядного промежутка.

Витки целесообразно располагать па таком расстоянии от электродов, 1:обы их индуктивность увеличивалась не более, чем на 20%.

30 Так как прогодимость металла витка, напри320217

:ep меди, на трн порядка выше проводимости плазмы, то каскадного горения дуги плазма — виток — электрод пе возникает.

Величина тока, протекающего через виток, меняется по линейному закону, достигая мак- 5 симального значения у конца, присоединенного к электродам.

Средняя величина тока в витке может достигать десятков и сотен килоампер и, следовательно, величина магнитного поля внутри 10 витка радиуса 1 — 2 см будет составлять несколько десятков и сотен килоэрстед. Величина магнитного поля витка распределяется неравномерно по окружности. Кроме того, взаимодействие токов, проходящих по анод- l5 ному и катодному кольцам, приводит к их деформация I. Для уменьшения индуктивности витков (антипинчевых) их целесообразно выполнять в виде отдельных кусочков кругового витка, каждый из которых соединен 20 с электродами, отстоящих один от другого на

8 — 10 мм. Таское расположение их эквивалент но незамкнутому витку, но создает более интенсивное магнитное поле. Кольцеобразные витки значительно расширяют диапазон ком- 25 мутируемых токов вплоть до мегаампер.

В значительно большем объеме между витками можно получать большие импульсные магнитные поля, устраняя многие трудности, возникающие при получении больших им- 30 пульсных магнитных полей с помощью одноили многовитковых соленоидов.

На фиг. 1 изображен предлагаемый коммутатор с полым холодным катодом и антипинчевыми витками на аноде и катоде; на 35 фиг. 2 антипинчевый виток для создания импульсного магнитного продольного поля в разрезе; на фиг. 3 — одна из возможных конфигураций больших импульсных полей, которые можно получить внутри газоразрядного 40 промежутка прибора, Цилиндрическая металлическая замкнутая камера 1 является полым катодом. В верхней части камеры расположен анод 2. Между анодом и верхним сводом катода может быть 45 установлен экран 3. Анодный ввод и ввод экрана изолированы изоляторами 4 и 5. Расстояния анод — катод и анод — экран в данной конструкции коммутатора выбираются такими, что электрическая прочность зазоров 50 исключает возникновение в них разрядов.

Катодный и анодный узлы могут охлаждаться водой.

К аноду и катоду присоединены одним концом медные кольцевые витки б и 7, отстоящие от поверхности электродов на 4 — 10 мм.

Для удаления витков на это расстояние к одному из их .концов приварена металличес«ast прокладка 8.

Для запуска коммутатора под его основанием р "ñïîëîæåí соленоид 9, на который подается импульс тока, длительностью несколько сотен миллисекунд. Конфигурация магнитного поля запускающего соленоида выбирается такой, чтобы часть силовых линий дважды пересекала катод, не проходя через анод.

Коммутатор может быть выполнен в виде разборной конструкции. Необходимое давление 10 — — 10 — - мм рт. ст. создают форвакуумным насосом.

Для создания большего и однородного магнитного поля виток заменяют набором из четырех-шести металлических отрезков, отстоящих один от другого на 8 — 10 мм (см. фиг. 2).

По-разному присоединяя витки к электродам, можно получить как удвоенное продольное магнитное поле, так и поле с остроконечной конфигурацией внутри прибора, изображенное пунктирными линиями на фиг. 3.

Предмет изобретения

1. Газоразрядный коммутатор, содержащий, »о меньшеп мере, два аксиально симметричных электрода, разделенных газоразрядным промежутком, например, в виде чашеобразного металлического катода и дискообразного металлического анода, расположенного вблизи верхнего свода катода, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения предельных электрических коммутируемых токов, коммутатор содержит, по меньшей мере, один незамкнутый электропроводный виток, расположенный в газоразрядном промежутке аксиальпо с электродами, один конец которого электрически соединен с одним из электродов.

2. Коммутатор по п. 1, отл и ч а ющийся тем, что виток выполнен в виде ряда раздельных отрезков, каждый из которых одним концом соединен с электродом коммутатора.

32021 фиг 2

Фиг 5

Составитель Е. Алешин

Техред Т. Курилко

Корректор Н. Стельмах

Редактор В. Дибобес

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2395,3 Изд. № 1467 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5