Коммутатор
O Il И C A Н И E 871310
ИЗЬБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
CoIo3 Срветсиик
Социал истичвсиие
Раслублии (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву Ф 790159 (22) Заявлено 2 1.1279 (21) 2856829/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 07,1081 ° Бюллетень ¹ 37 (51) М.. Кл.
Н 03 К 3/53
3еву44Рстееввые кемнтет
СССР
14 далем взобРетеивй н отерыткЯ (53) УЙК 621. .373(088.8) Дата опубликования описания 10.1081 (72) Автор изобретения
Н.В. Седов
Научно-исследовательский институт вй@оких- напряжений при Томском ордена Октябрьской революции и орденаТрудового
Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (71) Заявитель (54) КОММУТАТОР
Изобретение относится к области
Электротехники, преимущественно высоковольтной импульсной техники и может быть использовано в установках для формирования высоковольтных импульсов напряжения и тока.
Из основного изобретения по авт. св. И 790159 известен коммутатор, содержащий два основных электрода и устройство запуска, выполненное в виде двух металлических пластин, pasделеннт.с изоляционной прокладкой,и размещенное между основными электродами. Одна из пластин устройства запуска подсоединена к активному делителю напряжения и заземлена через дополнительный резистор и закорачи.вающий разрядник. Другая. пластина находится под "плавающиМ" потенциалом. Устройство запуска снабжено несколькими сквозными отверстиями. В данном коммутаторе величина напряжения 0 ».на конденсаторе С, образованном металлическими пластинами, определяется напряжением между основными электродами U и соотношением емкостей конденсатора С 4 и конденсатора С в, образованного высоковольтным основным электродом и металлической пластиной устройства запуска, находящейся под "плавающим" потенциалом Я .
При конструировании коммутатора соотношение емкостей конденсаторов
С„ и С 4 выбирается таким, чтобы при заданной величине U напряжение
0,9 "Зявт»» rpe "апай пряжение перекрытия буртиков изоляционной прокладки в одном из отверст% тий устройства запуска. При срабатывании закорачивающего разрядника величина U удваивается, т.е. устройство запуска срабатывает при перенапряжении в 1,6-1,8 раза.Варьирование первоначального значения U ведет к изменению и напряжения U, что отрицательно сказывается на работе устройства запуска и всего коммутато87!3!О ра. Так, увеличение U и, следовательно, Ug на 10-157 приводит к неуправляемой работе устройства запуска, так как U y 0 Ода. При уменьшении
0 снижается и U и величина перенапряжения. Результатом этого является увеличение времени запаздывания срабатывания и устройства запуска и коммутатора. Кроме того, снижается стабильность запуска коммутатора.
Целью изобретения является повышение надежности срабатывания комму,татора и расширение диапазона коммутируемых напряжений, Это достигается тем„ что коммутатор, состоящий из двух основных электродов и устройства запуска, выполненного в виде двух металлических пластин, разделенных изоляционной прокладкой,и размещенного между основными электродами, причем одна из пластин устройства запуска подсоединена к активному делителю напряжения и заземлена через дополнительный резистор, и закорачивающий разрядник, а другая пластина находится под "пла. вающим" потенциалом, причем устройст,во запуска снабжено несколькими сквозными отверстиями, снабжен дополнительным активным делителем напряжения, к которому подсоединена ругая металлическая пластина.
При таком выполнении коммутатора до срабатывания закорачивающего разрядника напряжение на конденсаторе
С равно нулю, поскольку обе пласl0!
25
35 пряжений в точках, имеющих одинаковые потенциалы, чем исключается самопроизвольное срабатывание устройства запуска (разряд конденсатора С, при перекрытии буртиков изоляционной прокладки). После обрабатывания зако40 рачивающего разрядника напряжение возрастает до значения U/2, т.е. перенапряжение на конденсаторе С прак" тически может достичь величины, определяемой отношением С2,, /С4 . Это обстоятельство позволяет надежно запускать коммутатор при варьировании величины напряжения между основными электродами в пределах (0,50-0,95)U»
J где О„о — пробивное напряжение между основными электродами.
50
На чертеже изображен предлагаемый коммутатор.
Коммутатор содержит два основных электрода 1,2 и устройство запуска, тины подключены к разным делителям навыполненное в виде двух металлических пластин 3, 4, разделенных изоляционной прокладкой 5. Металлические пластины 3, 4 и изоляционная прокладка 5 снабжены сквозными отверстиями 6.
Пластина 4 подсоединена к активному делителю напряжения с резисторами 7 и 8 и одновременно заземлена через дополнительный резистор 9 и закорачивающий разрядник 10. Резистор 11 выполняет роль разрядного сопротивления. Металлическая пласти la 3 подсоединена к другому активному делителю напряжения с резисторами 12, 13.
Коммутатор работает следующим образом.
В исходном состоянии напряжение мекцу электродами 1, 2 составляет
U, а разность потенциалов между металлическими пластинами 3, 4 равна нулю. Кроме того, соотношение между величинами емкостей конденсаторов
С,3 и С выбрано таким, чтобы пе1 рекрытие по краю изоляционной прокладки в одном из отверстий устройства запуска происходило при незначительной величине напряжения 09, например, при U = Ug0 — — 0,1 U. Расстояние по поверхности изоляционной прокладки 5 между пластинами 3 и 4 выбирается меньше в отверстиях, чем на краях.
После пуска закорачивающего разрядника 10 потенциал пластины 4 с постоянной времени 7 = Rg- С4.„ (Яусопротивление резистора 9) принимает значение потенциала земли. С такой же постоянной времени возрастает разность потенциалов между пласти4 нами 3 и 4 и через время, равное достигает значения. равного U ° R< /
/(Я„< + Q ) . Поскольку выбрано
U5ggp = 01U, то за время. значительно меньше, чем, напряжение 0Ъ достигает значения U 0<> и изоляционная прокладка в одном из отверстий перекрывается с малым временем запаздывания и высокой стабильностью. После этого искровой зазор между электродом 1 и пластиной 3 оказывается под перенапряжением, пропорциональным отношению (R< + R<> )/R ° от поджигающей искры. В результате этого зазор пробивается также с малым временем запаздывания и разбросом и все напряжение прикладывается к резистору 9. Искровой зазор между 87 I Ç Формула изобретения Составитель В. Казаков,Редактор Н. Коляда Техред 1К. Кастелевич Корректор С. Шекмар Тираж 991 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 8485/29 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф пластиной 4 и электродом 2 оказывается под перенапряжением, пропорциональным отношению (Й + R„n )/R . На него также воздействует подсветка от поджигающей искры и от искры при пробое искрового зазора между электродом 1 и пластиной 3. Поэтому зазор также пробивается с малым временем запаздывания и разбросом. Выбирая постоянную времени Г = >p R< ° С „ х I 2HC и минимальное падение напряжения на R (после пробоя второго искрового зазора 1-4 равным 20/3, т.е. Й 2Й, где R <- сопротивление разрядного резистора ll, получаем условие для выбора величины емкости конденсатора С, соответственно, толщины изоляционной прокладки 5: 10 U-Rg С а 2Й„м 3" 4 RP Rs), Еу п В этом выражении Е п и 0 — напряженность перекрытия и длина по поверхности изоляционной прокладки 5 в отверстиях между пластинами 3 и 4. Кроме того, должно выполняться условие Е gn. Р4 Епр ° d, где Еп> и d — проl0 Зивная напряженность материала прокладки и ее толщина. Как показала экспериментальная проверка, использование дополнительного изобретения позволит уменьшить время запаздывания срабатывания КоМмутатора и нестабильность его запуска в 1,5 раза, надежно запускать коммутатор при варьировании коммутируемого напряжения от 0,5 до 0,95 Uqp. Коммутатор по авт. свид. 1790159, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности срабатывания и расширения диапазона коммутируемых напряжений, он снабжен дополнительным активным делителем напряжения, к которому подсоединена другая металлическая пластина. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l. Авторское свидетельство СССР У 790159, кл. Н 03 К 3/53, 05,12.78.
