Управляемый разрядник3 п т ь

 

(11) р

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскии

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23.01.70 (21) 1401810/24-7 (51) М. Кл, Н Olt 3/00 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.1ll.1974. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 30.07.1974

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 621.316.933.6 (088.8) (72) Автор изобретения

П. Н. Дашук

Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) УПРАВЛЯЕМЬ!Й РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании емкостных накопителей электрофизических установок.

В современных ем <остных накопителях в качестве коммутаторов используются мялоиндуктивные разрядники, способные коммутировать импульсные токи от десятков до нескольких тысяч килоямпер.

Разрядные камеры таких разрядников заполняют газом при атмосферном, повышенНоМ (до нескольких атмосфер) и пониженном (10 —: 10 тор) давлении.

В качестве коммутаторов используются также и вакуумные разрядники. работающие при остаточно;fд,явлении газа в разрядной камере, равном 10 — - —: 10 — тор.

Однако если коммутатор накопителя должен работать в таком режиме, когда необходимо обеспечить включение больши.; (порядка

10а —: 10 ) токов при малой индуктивности (10 —:30 пГн) и большом числе разрядов (10 —:10 разрядов), следующих друг зя другом с относительно большой частотой повторения (О,1 —:10 Гц), ни один из существующих известных типов коммутаторов не может быть использован.

В предложенном разряднике разрядная камера заполнена смесью элегаза и более легкого газа, например 5% элегаза и 95 о азота или 5% элегяза и 95% гелия. Это позволяет повысить пропускную способность разрядникая по току и улучшить время срабатывания разрядника.

Ня чсртсжс показана предложенная разрядная камера, ограниченная диэлектриком 1 и основными электролами 2. Кямсря нмссг присоединенные к одному нз электродов пятрубки 3 д.1я откачки и для напуска гязя.

lo Поджигающие электроды, изготовленные в виде металлического стержня 4 в изоляционной втулке 5, помещены в одном из основных электродов и расположены вблизи стен камеры, выполненной из диэлектрика, например

15 оргстекла, фторопластя, фибры.

Работа разрядника происходит с,".ñ1óloùèì образом.

Прп подаче импульсов напряжения ня поджигающие электроды против каждого из ннх

20 инициируется разряд, капал которого быстро расширяется за счет пониженных значений давления остаточного газа в камере.

В предлагаемом разряднике имеет место образование нескольких каналов (l1o числу

25 поджигов) и равномерное распределение по ним общего тока, коммутируемого разрядником. что, как правило, недостижимо в разрядниках при атмосферном и повышенных давлениях. Так как поджигающие электроды расположены вблизи диэлектрических стенок раз420030

Зо

50 рядной камеры, последние приходят в непосредственный контакт с плазмой разряда, испаряются и очищают попавшие на них в процессе разряда частицы металла электродов и проводящие окислы, которые в дальнейшем, после прекращения разряда, кондепсируются на холодных (более быстро остывающих, чем диэлектрик) поверхностях электродов.

Для уменьшения эрозии электродов разрядная камера может быть заполнена газом при пониженном давлении. Долговечность работы электродов разрядника можно увеличить, если его камеру заполнить элегазом. Вследствие более высокой (в 2,5 раза) электрической прочности элегаза по сравнению с воздухом давление газа (для выбранного межэлектронного расстояния и заданного рабочего напряжения) может быть снижено примерно в 2,5 раза, что приведет к более интенсивному расширеkkHko KBkIBJI3 разряда в процессе разряда.

Известно, что размеры канала разряда определяются как механизмом формирования пробоя, в существенной мере зависящим от начального давления газовой среды, так и плотностью газа. Поэтому при необходимости обеспечить дальнейшее увеличение размеров токового канала и соответствующее снижение плотности тока предлагается заполнять разрядную камеру смесью 5% элегаза и 95% воздуха, обладающей электрической прочностью элегаза, по значительно меньшей плотностью, близкой к плотности воздуха. Еще большего уменьшения плотности тока за счет более ип. тенсивного расширения токового канала достигают, заполняя разрядную камеру смесью

5% элегаза и 95% гелия. Эта смесь, как показали эксперименты, имеет электрическую прочность, равную 60% электрической прочности элегаза, но ее плотность в 16 раз меньше плотности элегаза и в 3 раза меньше плотности воздуха.

Исследования управляемых разрядников с длиной межэлектродных р асстояний 30—

60 мм, проводившиеся при заполнении разрядной камеры воздухом при давлении 40 тор и элегазом при давлении 6 — 10 тор, показали, что разрядник успешно и многократно коммутировал токи 300 — 500 ка с длительностью

300 мк сек. Индуктивность разрядника была при этом достаточно малой и при U=10 кв составляла 10 нГн. При наличии поджогов тригатронного типа (с током в поджиге равным 5 ка), инициировавших разряд на одном из основных электродов, было зафиксировано образование постоянных зон протекания тока, соответствовавших току поджигов.

Эрозия электродов была значительно меньше, чем эрозия при аналогичных условиях и атмосферном или повышенных давлениях, а площадь токовых пятен на электродах — значительно болыпе, она приближалась к размерам соогветствующей площади на электродах вакуумного разрядника, испытанного в тех же условиях.

Диапазон управляемости разрядника по напряжению был большим: при разрядных напряжениях самоприбоя U,,=-З вЂ” 20 кв разрядник запускался триготронным поджигом при U= (0,15 — 1) U„. Давление газа в разряднике после нескольких сотен коммутаций тока 300 — 500 ка не изменилось.

Проведенные исследования показали, чтс при работе разрядника с начальным давлением 10 †3 тор как в воздухе, так и в элегазе и коммутации им токов в сотни килоампер получены скорости перемещения канала искры вдоль электродов, равные 0,5 — 5 км/сек.

При длительности импульса тока порядка

100 км/сек характерной, например, для коммутаторов, используемых в установках для магнитно-импульсной обработки металлов, капал искры перемещается за время импульса вдоль электродов па 50 †5 мм, что приводит к распределению эрозии по поверхности электродов и соответственно увеличивает их долговечность.

Предмет изобретения

1. Управляемый разрядник для коммутации импульсных токов, содержащий замкнутую разрядную камеру, присоединенные к ней системы откачки и напуска газа, основные и поджигающие электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения пропускной способности разрядника по току и улучшения времени срабатывания разрядника, его разрядная камера заполнена смесью элегаза и более легкого газа.

2. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что разрядная камера заполнена смесью элегаза и азота, например 5% элегаза и

95% азота.

3. Разрядник по п. 1, отличающийся тем, что разрядная камера заполнена смесью элегаза и гелия, например 5% элегаза и

95% гелия.

420030

Составитель Кадлубинский

Текред Т. Миронова Корректор М. Лейзерман

Редактор Г. Антропова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 1853/19 Изд. М 1373 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4j5