Рабочее тело твердотельных электрических разрядников

 

Q вСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сеоз Соаетеява (щщ впцстиОкв дд

Раск j+ ;" < "è (iii 641570 (6f} Дополгятельное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 24.05.76 121) 236283 1/18-25

f5%fp8pCT86NHhФ ИВЕТ"." :т

СИР

53,днев N65pN6@;11 в втк вй (51) М. Кл.

И 01 Т 13/52 с присоедииемжем заявки № (23} Приоритет

Опубликовапо 05.01.79.Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 08.01.79 (53) УДК 621.531 (088.8) (72) Авт оры изобате и и я

L. 3. 11овн1кнй а B. Д. Сапунов я

Ч и

1 (71) Заявитель (54) РАЬОЧЕЕ ТЕ/10 ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ

З!1ЕКТРИЧЕСКИХ РА3Р Лг1НИКОВ

Изобретение относится к области сильноточной импульсной техники, в частности к твердотельным электрическим разрядникам.

Известны разрядники различных типов: вакуумные, высокого или атмосферного давления, с твердым диэлектриком. Общие требования, предъявляемые к этим разрядникам, сводятся к следующему: выдерживать напряжение установки, иметь относительно малую индуктивность по сравнению с индуктивностью нагрузки, обладать необходимой точностью срабатывания и относительно малым сопротивлением t1j

Широкое распространение в различных областях импульсной техники получили простейшие-.управляемые трехэлектродные разрядники (см. там же). Однако при работе на высоком напряжении эти разрядники имеют ряд недостатков: узкий диапазон рабочих напряжений, большую амплитуду пускового импульса, сильную зависимость времени задержки срабатывания и его стабильности от рабочего и пускового напряжений.

Разработка разрядников, лишенных указанны.. недостатков, на основе врименяемых в настоящее время технических решений явaaetes достщточно трудной задачей.

Известный твердотельный разрядник f7/ содержит следующие основные элементы: сменная изоляция, генератор ударной волны и электроды. Конструкция этого разрядника выполнена следующим образом. В выемку верхнего, высоковольтного электрода вставлена обойма с изолирующей втулкой и перекрестием из тонких проволочек, взрывакпцихся при разряде вспомогательной батареи с энергией 20 кДж. Диэлектрик из оргстекла толщиной 1...3 мм разрушается ударной волной, образующейся при взрыве проволочек, за время 10 мкс. Пробой развивается по трещинам в диэлектрике. Сопротивление области разряда падает до ничтожных величин спустя 0,5...1,0 мкс.

Для этого разрядника можно указать ряд недостатков, ограничивающих область его применения: необходимость механического разрушения диэлектрика для срабатывания разрядника; большое время срабатывания (- l0 мкс); нестабильность срабатывания разрядника и, следовательно, сложность точнои синхронизации его работь; с работой других элементов импульсной схемы; зна чител ьное сои рот явлен ие и индуктивность, 1)4 I,")70 троде, если собственное поле разрядника больше коэрцитнв !Ого. Е!Оскольку в качестве электри :ески активного материала взята (ерамик f метаннобята сВинця, To tlpH ПОВОроте вектора поляризации ня 90 по отношению к пернона (яль>иэму н разрядный промеж ут(2к ин?ке>»(ирл лгся свободные зарядt

Указанная к >ftLLU>!т!)3((>!я носителей обеспечивает доститочиу!о ня I: явную эл(.кт!>Опронодность в разрядно:;-. Н)<очежутке и, следовательно, качественное замыкание электричесK(2(t цепи рязр((линка.

Отметим положительный эффект применения !Вердотельных разрялников на основе электрически яктивнblx мятериялов— сегнетоэл(. Kòpit i(îâ:

1) кяк при импульсно;t механическом

25 нилотнук) к со(2! В(*гс ГE(yl()il(II>I f p3tf(IM парял

55 воздействии, тяк и при импульсном электрическом воздействии Hd электрически айиниый ч:.(»РHa

Mt. );3íè IpñKoE: !)азру!пение сеf нетоэлектрика;

2) ири работе разрядника с электрически ((к Нвн! (м мат(риал»>м особенности работы разрядника оирелелякг)ся ие харяктеpOM рязнития пр(>боя пс> тре!Пинал(в лнэ;!Сктрике, 3 заданной формой поверхности разряди(эго промежутка, на которой ирн воздействии механического илн электри !еского импульса.высвобождается ранее связанный электрический зярил;

3) в отличие от tfpoToTH113 время срябатыиания разрядника определяется только однонречениостью механического нягружения c(ãitåt.o3ë(.KTpèê3 и может, достигать веЛНЧИН И(>РЯДКЯ НССКОЛЬКИХ ЛЕСЯ)К В НЗНОсекунд;

4) н отличие От прототипа может достигаться Высокая степень синхронизации работы нескольких разрядников к3к одновре меино, Т3К и в заданной последовательности; (2) ири работе разрядника с сегнетоэлекТрНКоМ Mалые активное сопротивление и индукт (Гни)сть разрядного промежутка достигяк)тся зя счет того, что электрический разрял происходит по поверхности заданной геол(етрии и площади, на кот(>рои при воздействии электрического управляющего импульса высвобождается ранее связанный электричсский заряд (при механическом разрушении диэлектрика самопроизволы(ыи рязрял происхолит по узкому каналу);

6) в сравнении с прототипом энергия электрического управляющего сигнала составляет Величину 0,035,(!ж (см. ниже), в то время как в прототипе необходимо запястн во нспомогятел ьной конденсаторной батарее 3tfepf.Н10 в 20 кЯж;

7) твердотельный электрнческии разрядник с мех!)н>! !ескнл(управлением обеспечивяет нядежнукэ коммутяиию. электрических !

Le!felt с мялыч напряжением, поскольку пронодимость разрядного промежутка опреде)!»Гтся ве?!Нчиной изменения поляризации диэлектрика, а 1!Нжекния свободных зарядов в зарядный промежуток M!)?K(, осущестB.1>ITüñí, при опрелелениых условиях, в течение всего нремени работь: разрядника.

1-!я фиг. 1 изображен электрический разрядник, электроды которого перпендикулярны выходной поверхности генератора механического имиульса, а некто!э поляризации

Р, параллелен ей;.на фиг. 2 — элекгрический разрядник, электроды которого и вектор поляризации Р, параллельны !)ыхолной поверхности генератора меха и и ческого импульса; ня фиг, 3 — электрический разрядник, электроды которо(о и нектор поляризации Р перпендикулярны выходной поверхности генератора механического импульса; на фиг. 4 дана конструкции ft)e!);(0TP;tt.lfof0 разрядникя, управляемого электрическим полем.

В каждом нз трех осн()нных Вариантов расположения тнердот(льног0 разрядника, вып(>лненн(эг0 для простоты н виде параллелепипеда, Олня из граней ияряллелспипелз рясполяГяется Внл()хнуto к Выходной понерхности l генератора M(?xatt ttбp . . )э ГГО !)азpIt. (ный f)poM(. жуток ). Носк()ëüêó им tlllo ия эгH х гранях

Выделяк)тся с()ободные заряды при изменении поли!)изянии диэлект! .Нк!!.

Раз))ялиик >-,(эн(.тр) к>инно вы>)олнен нз двух слоев се!Н»тоэлсктг)икз н виде параллелепииелов с одинаковыми основаниями, к кото))ым ни, IoTII)< ю нрилеГ<зкг! Вь!соковольтный 1, управляя)!Ний 2 и нулевой 3 электроды. Суммярн(эе рзсстоянис межлу элек ролями 1 и 2, 2 и 3 равно ширине разрядного проч(жутка 4. Кот()ры!! геометрически совиядаег с f ра>>я ми Itяраллелепииедов, перНЕНДИК) IHPIIld«!if >ГЕК10РУ IIO)HPII3

Рассмотрим ft качеств» иричсря разрядника, уирян.!я(чого механическим импульсом, задачу, в которой тр»бустся Обеспечить надежную коммутацию цепи с наиряже ьисм порядка !О КВ непрерывно в течение 10 мкс. Е) ээоч случае в качестве рабочего тела выбсрем кристалл метяниобятя лития и ироизвелем расчет рязм»ров разрядника 1фнг. ) .

l. Е)ь!Сота разрядника определяется по рсбру, перпендикулярному ныходн()й понсрхHocTH генератора механического импульса. Она находится кяк ироизнеленне скорости распространения механического импульса сжатия в кристалле (скорость продольных ко.)еб!)Ни)! 6 км/c) иа время работы разрядника и составляет в нашем случае величину, равную б см.

2. 11!ирина разрядного пр.;мсжутка расстояние между электролами, один из линейных размеров разрядника, находится из

< и:ii!cr 1 !t(41 (3.:13! . !:1!!! д .:4 к 131! i".(. Kc) i it1 :(."! .

Носl!1 НО и(}и(:,р. (иа(.T!t див if к)1!!tjia. 1 як,. /1 4я случаи K(3! " );(ap!4 )иик ия .(3(}j(TOH и 1 Оз1}У)(е il1!H иог4!4(4 "ii„.tl(}44 i}443;! !l!IH эта и4:(:, !,!на составлие. . ) !..ÂÜ!(t. 1113!t зиа «.и(ьи р(1&.3чего иаи!}Я>ке((ив 10 к}3 1(е4(иц()и(1 para()B2}H . го ир(2.",1(жутк}! составит 1 мм и мо)ке(быть увеличена л(3 }...12 мм д.4!и (3(}есисчеиии двойного или т13(}4 !}!Ог(},)}11))!са Г(РО41}!().Тн. ,2. 13 1;4!Ге(2 элс} -! 4)о лов в ИЯ((p;1afjc}IHH иараллеЗИ ((! 4((р! 1,, Hi ра)(3)у разрЯЛи} ка це 4;ftaпет и 41(4(Р4 (} !.(} Иыf„;1)аи Рав нь}м, }гаприм: р О.„}0 мм, 4. «))(ек 1 1)o)) I-,i в }1:3 и 1131 цика вь) и(}л не(1 ь) ИЯ

Пер)кя Г(его(((е !";. ст(}ли м я рки Х 181-191, To;jи ино(1, 7 мм. 1-„;.

8 Ka 1".Схв(. ири ttеря разр!1((ИИKH, ty!ipявДИ(т)(3(1) Э,}((КТР|1(}Е4СКИ(Л ИМИ44Л4.,СО)(РЗСЕУЯО4ри((pa !рялиик, ИОТ()рь}11 1(ол)ке}} в яяд})нии}1 момент времени скс}}1мутировать злектпическук) }(еи}4 с 1(Я(}рн)кеиием 1() кВ п14и Ямпли"

23 туле импульса тока 10О ;А.

)(ля и("(,о;}ьзул}1 )го B 4(он -г4)ук(ьии тщ)до» тельного ра )pHe(I(K3 сегнетоэлектр!)ка — кера)4(ики }(етаииог)ата свини -l — козрпи-. тивное пОле 1)(! Вио 1,7 кВ/м м. Дли

Qct)1очеиjt)I caìÎè12îèçâîftb}topo сраоять(- яф вания раз1)ядиика ИРГ)ох(}д((14(О, ЧТОбД 1(ЯИ -(к)1-PHH» r !.4 ИО}4Я СО дЯВЯЕ},(ЯЧ в(соковол ьт ! ы м э4}е (Огродом, () (,(ля мси ь"

H!(к(1.3131}и ГПВНОГО ДОля сеГнетоэлект()ик3 и и((11}св;:.(((1(4ля 1,5 кт)(мм. Еуа} Ir(тяк)ке с"11(т ."Гь i:i!!i - !Hc ете p331)H,KHикя, чт(} у}(ряв,c4HKtI»»(1 "лскт!)Од рвсиолагд(.тси 11(}гередг(и--.

РЯЗРЯ.-IjäãO jiiiiii Е)}(л КЯ т. Е. В})СОТЫ (3()ОИХ i. иа ; лел ииllв)(ов и„=; с гиетоэлектpaк 3 (3!"1t

НЯК;,.4.!

1ъ:* 3 )1 !3(. тствии с зя(ванными вели4(!1!(я iH 35

443ИР}4 ((- 4(ИЯ .В В}>(С 4)КОВ(Mrt! И1)441 -3,4(О((1 (3(}ЦЕ и .4(опуст} 14011 иа!:)ил(си иа4 ти иолй в сеГисток j....l ...4

)2(ек (Зjl(}е iio i! 4! 1 "1 i!To ии((4}!ИЯ 143 ЯРЯ!(!(ОГО

:.РО;,lc}кутив рави;t 7 i(м. (41)Ht 2(ине}1}!(}1!1 ила;

4 д

}4ОС вЂ” И rttв(1 В ИИЗ4) я i(! "...,»,p(,iprK(,"! }r(i 1 (} 4, 3(«М „,, )Г)

Длина О(331)ЯЛИОГО 11!)О4}е)r(3 t Kaj !) И(14(Г! В 44;.

t i È H 11 Я !) Я Л Л (Л 1 И О," i! (C Hr 13 ; И 4)С т i ЭЛ P КГ(3(3 374 3 В. разг}и/(н(}кя, 1!И}! tt i 10 r(li!. 1 H !,.(i р эл(ктроf1 O () P 3 3P ii )1 !1 И К Я i! i .i t s . Я В i it t! H j» I! Hi!) Я)1 Л С, *: 1, 4 4 3й(3 в(}кто 13",Р, i l!i",:: t 3!, i T Р «13 t! ) t fi t i i! к <р. вЛИЯСТ И s r)tja(.T (11! ГЬ в! Ii)pat! 1 Я в}(Ь4Yt 4!3прим(p (0 "(}44, 321(1 .» !)Олы рдзри 4(ti! IKä в(4

ИОИИ" И" )((". .: ЕК)ИЬЕ)! С t :iH МЯИКН Х18(1Р 4 .4 :;::!1 :1 : . 3 мм, Дли сl . . " : .-;. «11)R}иlиl,"Я ПРИ !Я-:

}(РГ(i „ ;!it!i!, ;,1 i:::;:; t>(„jt i!!r:(1 1Д (}1tr} (С

Т141

10 и L)i 1(Я 4 j! pи:1,, 141 . ",Ii11 !4 3 i)i ктj! ()jr, 44 О}" 4 ()ли. мо и ) 11 т» .;1(("л:}Г креи,;3 "3!1} (и. 11(= 3.5 .1), 1 ! 1! "(О О :т;!".(И(4 "ir)i r j, }:1(ttiе}к 1ъ и - }

Л(В!2". i " И . " ., О}ОИ(ИМ ЗЛЯ 1. ()й (Я}(И (1tirjjCT

О(3.—;: K(i",(i! Ilj t Ht)IK}!A H COCT31IH i 2.-". Kr4r Ч 32

11nf} .((йст})ием этого паля fivr)H;3(}tiл(.т и()п:,ро! Иек)(3 3 1-,, и, следоват льi (:, к(}ми 3тя4

i1((Hi HCP }О}4 И4)Л(}В(1}(Ы РЯЗРЯ Я! !(2! О 1)РО(!Е?К7ТКЯ () 4}ЕЯ(),(!!4татe IО;4 Ha!! VИ; - (И i!ri!r 1 6 К}4

Ок I )"!" }ОГСЧ(в)(}1) 314 (i(4)Oji!4!r.t,i 4133 1 И4}(r} иром(кутья, ир:-!легяк)п(яи и вb!(iit.)вольтиоМУ@. ОлУ. ИЯ Рие . 1; элект() иве дасти Г!)ет вел ич и и ь! } в к 1З/31)1, иь}з(чват! Поворот вектора t, и к(i! HyT3i!(!K)

BC - к (3 It3314$r "(}И}ГО «(РО4(ИЗКУТ Ка ()}(ЕИ))*A Э!4, РГИ(О УПРИHf!(i!i}ittCI f} CИГИЯлв, ввали}(у!О в сег!!етоэ!i:KT(HiK и ие(}(к(одимуlо для Ооесие4(риия Грабя-4ывяиия рязрядИИКЯ, ДЛЯ 0I(CH(tK ИСИО 143yCr! фо! .,4; ЛУ

V=-Р S h Е,, гле р — поляризаиии сегис гоэлектрика; — плон(ядь эле«тродов;

11 — }4}}(рина рязря}}ного проис}кутк) от и)}л(Bo o f(o упря!вляк)и(е(0 э)}ектр(}Ля

Е„, — — исцlря)кеиность коэрцитив}(Г}го 44: 54

В ряссмятривясмом примере эти вел;.!;!. нь) нйе(4)т значении: Р = 06. 106 Кл/с)

Б == 1 см ; 1! = 0,35 см и Е. = 1,7- 10 В/см.

Тогда энергии управляк)щего сигнала Af =

=- 0,6 106 0,35 l,7 10 = 0,035Д)к, что на 5 -- 6 пори ков I(t()KC, ie)(y прототипа.

Рязра(зоткя и примененис тверлотель}(ь}х разр1(линков с электрически актнвнь(м мате3)налом, о()лялак)ш(}м спонтанной полйризя !(Пе((. позволяет суиестве и но рас } в и рить сферу их применения, особен(o в тех О(}ЛаСтик ЭКСПЕРИМЕИтЯЛЬИОй фИЯH}(H. Г!Е тРЕО3 ется Вьи."Окая наде)к Hocli b и т(}ч ив "Ti ct(I l хроиизяи}(и ря()оты Отде; !(зи} х 3;tc ttf !!!()3

СИЛ(ЬНОТОЧИО)1 НМП4УЛЬС})ОЙ С".("1114. (..41ЕЕУЕ( i/3 tr)4 (И()Я (ЩК((УТЬ ИР1)СИРКТI! Г И414 j 1 И14ИЯЕИ}441Ч j}PC 4443ТРИВЯГМ!2(Ъ !i(i И1Я 4!ЭИ 1В В 3141(t матике Ок}к}рязОВОГО „piic!"И(!и, КО(да Ttpcfjypcr(((в со(я(4 ия ij()t и((тк, (it tl(3((сиикро»

НИЗ Я!(ИЯ И t)PO(:TOT3 КОИС) РУК}(ИИ.

ФО(7((У }а (j3!)1213(- ч((я

1)1H!tct!)Iji эл(: три !", i (:.)К)3(виi„g ), TC!)!i)I !(;11, ii;Ля - 3K!iii!!K (1}а;;;--14() . Ct!r!HT3H.

Н(}11 ПО )п()i!ЗЯI!!(И„В Ка (ЕСТ(: 2 13(114:::!f. 0 т4ЛЯ

Tj)Ct)ÄttT(„ri at(hi}, .1.:!СКТР(14!СС((И РЯ )РЯЯИЦКОВ (Г)4 Tri IИИК!4 Инф(}ИМ ЙЦИ}1., }1}}!4!(ЯТЬ((ВО ВИИмаHH3 tj pi! эксп-t!Tj(!c, 1. 1 К(4(lия t}r)i)hli!HХ ИМИ . !ЬСИI(Х ТОКОВ и мигцити(;:к !1()л(й, 11ОЛ Об !(с(! рс41, КОмелика()Я Б. <:., М., ATo},tP л IT, 19(0, С. 197--11,49, 2. 1 ();-:1 ел}.ков Б. С,, Л1. ет(О(1 4 1 4, Док))Я)4.b1 А11 -О.;Р, 110, ¹ 4, 1();3(), с. 55 ;.- . ((>(танител> Е. Медведев (>;»»р (> II,>p.. >н 1 "тред О. Лу>т>ная К >рректир А Власепк (.»» 7. > (I!;>I ° Тираж 932 >(»лп»сное

ЦНИИПИ Г(>сударственно>о коми(ета (. ((.Р

>н> делам изобретеннй и»> крьг»II (I 3035, М(>гква, Ж.35, !тау(пгхая наб, д 4/5

Фнливл П! !П аПатентъ, г Ъ >(>г(>род, ул !!рт>ектная, 4

Рабочее тело твердотельных электрических разрядников Рабочее тело твердотельных электрических разрядников Рабочее тело твердотельных электрических разрядников Рабочее тело твердотельных электрических разрядников Рабочее тело твердотельных электрических разрядников 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания для воспламенения рабочей смеси

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, в ракетных двигателях, камерах сгорания топливно-воздушных смесей, отработанных технологических и выхлопных газов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области двигателестроения, в частности к устройствам для принудительного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, основанным на использовании особенностей как комбинированных, так и обычных традиционных искровых свечей зажигания

Изобретение относится к свечам зажигания с радиочастотной плазмой, разработанным для установки в камере сгорания

Изобретение относится к свечам зажигания поверхностного разряда, применяемым для инициации плазмы и воспламенения газообразных и жидких топлив

Изобретение относится к электрическим полупроводниковым свечам зажигания (СЗ) и может быть использовано для воспламенения топливо-воздушной смеси (ТВС) в камерах сгорания (КС)

Изобретение относится к искровым свечам зажигания с поверхностным разрядом, применяемым, например для воспламенения горючей смеси двигателей внутреннего сгорания, двигательных установок и энергоузлов

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству свечей зажигания, применяемых на двигателях внутреннего сгорания

Рабочее тело твердотельных электрических разрядников

Наверх