Искровой разрядник

 

Союз Советски к

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.07.78 (21) 2636667/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. K.ä з

Н О! Т 3/00

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28 (53) УДК 621.316.

933(088 8) ло делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 05.08.80 / (72) А вторы изобретения

В. Я. Ушаков, Н. К. Капишников и В. М. Муратов

Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом. институте им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) ИСКРОВОИ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам формирования прямоугольных импульсов, и может быть использовано в сильноточных на носекундных ускорителях.

Известны двухэлектродные неуправляемые разрядники, состоящие из корпуса и расположенных в жидкой диэлектрической среде двух противолежащих электродов. Благодаря простоте конструкции такие разрядники находят широкое применение в различных импульсных системах, например, в генераторах мощных наносекундных импульсов. Одно из основных требований, предъявляемых к разрядникам — это высокая электрическая прочность его промежутка и малая длительность фронта формируемого импульса.

В известных разрядниках увеличение напряженности электрического поля в рабочем промежутке достигается применением электродных систем с однородным полем (1) или созданием в рабочей камере избыточно- 2ц го давления (2).

В первом случае (создание в промежутке однородного поля) в виду того, что площадь электродов достаточно большая, электрическая прочность промежутка невысока.

Разрядник с избыточным давлением в разрядной камере применим только при временах воздействия напряжения 1 мкс, так как для жидкостей при столь коротких временах повышение давления практически не влияет на электрическую прочность.

Наиболее близким разрядником к данному является искровой разрядник, содержащий расположенные в жидкой диэлектрической среде противостоящие анод и катод, поле между которыми слабонеоднородно, причем катод снабжен выступом, вь1полненным в виде цилиндрического стержня с полусферической вершиной (3) .

Однако, в виду наличия довольно существенной неоднородности поля у катода, электрическая прочность разрядного промежутка недостаточна высока (индуктивность такого разрядника в виду несовершенства конструкции высока).

Цель изобретения — повышение электрической прочности промежутка и уменьшение длительности фронта формируемого импульса путем снижения индуктивности разрядника.

752581

Указанная цель достигается тем, что в известном разряднике диаметр d выступа и высота h выступа выбраны с длиной 4 промежутка между вершиной выступа и анодом в соотношениях d = 1 84: h = 4

Максимальная электрическая прочность промежутка при выполнении данных соотношений обеспечивается благодаря тому, что в этом случае удается сбалансировать действие двух эффектов, определяющих электрическую прочность, а именно: эффекта площади электродов н эффекта искажения поля. ie

Минимальная индуктивность разрядника обеспечивается благодаря уменьшению длины межэлектродного промежутка, а также за счет оптимальной высоты выступа. Все это вместе — максимальная прочность про15 межутка и минимальная индуктивность позволяет существенно уменьшить длительность фронта формируемого импульса.

На чертеже изображен искровой разрядник.

Он состоит из корпуса 1, в котором расположены два противостоящих электрода: катод 2 и анод 3, являющиеся конструктивными элементами накопителя энергии. На катоде разрядника имеется выступ 4, выполненный в виде стержня с полусферической вершиной. В качестве основной изоляции в разряднике используется очищенная вода с удельным сопротивлением -10 Ом ° см.

Работа разрядника осуществляется следующим образом.

При зарядке накопителя энергии от импульсного генератора, собранного, например, по схеме Аркадьева-Маркса, потенциал на высоковольтном электроде возрастает до значения, определяемого электрической прочностью среды, которая при постоянном времени зарядки линии определяется в основном площадью электродов и степенью неоднородности поля, а в виду того, что путем выполнения оптимальных соотношений действие этих двух факторов скоординировано, прочность промежутка (заявляемое устройство) оказывается существенно выше как прочности промежутка с однородным полем, так и прочности промежутка с неоднородным полем. Поэтому при одинаковых условиях длина межэлектродного зазора заявляемого устройства будет меньше, чем и вместе с высокой электрической прочностью (обеспечивает минимальную длительность фронта сформированного импульса).

Кроме того, неоднородность поля у катода практически не сказывается на процессах развития разряда, и разряд как и в однородном поле развивается с анода, разветвляясь к катоду на несколько каналов, что существенно снижает эрозию выступа. Поэтому срок службы такого разрядника выше срока службы известного.

Таким образом, выполнение соотношений приведенных выше, позволяет увеличить электрическую прочность промежутка и уменьшить длительность фронта формируемого импульса, что обеспечит применение разрядника в мегавольтных генераторах и сильноточных ускорителях с водяной изоляцией, не требующих жесткой синхронизации с какими-либо другими установками.

Формула изобретения

Искровой разрядник, содержащий расположенные в жидкой диэлектрической среде противостоящие анод и катод, поле между которыми слабо неоднородно причем катод снабжен выступом, выполненным в виде цилиндрического стержня с полусферической вершиной, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности промежутка и уменьшения длительности фронта формируемого импульса, диаметр d и высота h выступа выбраны с расстоянием между вершиной выступа и анодом в соотношениях d = 1,84: h = 4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Капишников Н. К., Муратов В: M. u

Ушаков В. Я. Влияние конструкции водяных разрядников на их коммутационные характеристики. ПТЭ, № 1, 1977, с. 122 — 124.

2. Абрамян Е. А. и др. Генератор коротких импульсов жесткого рентгеновского излучения высокой интенсивности. Докл.

АН СССР, 1970, т. 192, № 1, с. 76 — 77.

3. Анневский С. И. и др. Коммутация низкоомной формирующей линии многоканальным разрядником с самопробоем в воде.

ПТЭ, № 5, 1975, с. 107 — 110.

752581

Редактор И. Нестерова

Заказ 4756/13

Составитель В. Гомзин

Техред К. Шуфрич Корректор КУ. Макаренко

Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4