Вакуумный управляемый разрядник

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к коммутирующим устройствам, обеспечивающим подключение импульсного источника энергии к нагрузке.

Сущность решения: в вакуумном разряднике, содержащем противостоящие анод и катод, имеющий соосное отверстие, в котором установлена диэлектрическая втулка, выполненная в виде двух соосных цилиндров и с соосным отверстием, в котором установлен поджигающий электрод, имеющий форму цилиндра со шляпкой, периферийный участок нижней торцевой поверхности шляпки поджигающего электрода примыкает к верхней торцевой поверхности диэлектрической втулки, а периферийный участок нижней торцевой поверхности диэлектрической втулки примыкает к поверхности катода. Участок катода, примыкающий к диэлектрической втулке, выполнен из более эрозионностойкого материала, чем остальная часть катода.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к коммутирующим устройствам, обеспечивающим подключение импульсного источника энергии к нагрузке.

Известны вакуумные управляемые разрядники [1], содержащие основные электроды и поджигающий электрод, отделенный диэлектрической втулкой от одного из основных электродов. Рабочая поверхность диэлектрической вставки покрыта металлической пленкой (титан или сплав металла). В металлической пленке сделана V -образная кольцевая прорезь глубиной до поверхности диэлектрика. Электрический разряд между основными электродами инициируется с помощью управляющего импульса напряжения, подаваемого на поджигающий электрод- при этом происходит пробой по диэлектрику в кольцевой прорези, и образование плазмы, закорачивающей основной межэлектродный промежуток. Основной недостаток такой конструкции это нестабильность напряжения поджига из-за испарения пленки металла с поверхности диэлектрика.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является разрядник, описанный в патенте №1644273 [3]. Разрядник содержит противостоящие анод и катод, в отверстие которого установлен поджигающий электрод, отделенный от него диэлектрической втулкой. Поджигающий электрод и диэлектрическая втулка выступают в основной промежуток над рабочей поверхностью катода. Контактирование между диэлектрической втулкой и катодом происходит по наружной боковой поверхности диэлектрической втулки и прилегающей внутренней боковой поверхности участка катода.

Указанный прототип имеет следующие недостатки: как показал опыт эксплуатации такой конструкции технологически трудно избежать зазора между наружной боковой поверхностью диэлектрической втулки и примыкающей к ней внутренней боковой поверхностью катода. Точки контакта диэлектрика с металлом могут быть в любом месте этого зазора. Эти точки являются местом инициирования разряда и фиксации катодных пятен. В такой конструкции дуговой разряд длительное время горит в зазоре и вследствие электрической эрозии происходит металлическое закорачивание продуктами эрозии наружной боковой поверхности диэлектрической втулки, что приводит к выходу из строя разрядника.

фиксация катодных пятен инициирующей дуги тока поджига в зазоре между наружной боковой поверхностью диэлектрической втулки и примыкающей боковой поверхностью катода, приводит к увеличению времени включения разрядника из-за

затрудненного выхода инициирующего сгустка плазмы из зазора в основной разрядный промежуток;

Техническим результатом предложенного технического решения является повышение срока службы разрядника и уменьшение времени включения.

Технический результат достигается тем, что в вакуумном разряднике, содержащем противостоящие анод и катод, имеющий соосное отверстие, в котором установлена диэлектрическая втулка, выполненная в виде двух соосных цилиндров и с соосным отверстием, в котором установлен поджигающий электрод, имеющий форму цилиндра со шляпкой, периферийный участок нижней торцевой поверхности шляпки поджигающего электрода примыкает к верхней торцевой поверхности диэлектрической втулки, а периферийный участок нижней торцевой поверхности диэлектрической втулки примыкает к поверхности катода, и участок катода, примыкающий к диэлектрической втулке, выполнен из более эрозионностойкого материала, чем остальная часть катода.

Изобретение иллюстрируется фиг.1, где показан схематический разрез вакуумного разрядника. Разрядник содержит анод 1, катод 2, поджигающий электрод 3, отделенный от катода диэлектрической втулкой 4. Участок катода 5 выполнен из эрозионностойкого материала.

Разрядник работает следующим образом.

При подаче управляющего импульса напряжения на поджигающий электрод, происходит электрический пробой развивающийся с участка катода 5 по наружной боковой поверхности диэлектрической втулки 4 на шляпку поджигающего электрода 3. При этом возникает дуга тока поджига. В данной конструкции обеспечивается хорошее контактирование между периферийным участком нижней торцевой поверхности б шляпки поджигающего электрода и верхней торцевой поверхностью диэлектрической втулки, а также между периферийным участком нижней торцевой поверхности 7 диэлектрической втулки и верхней торцевой поверхностью участка катода 5. Как показали испытания, фиксация катодных пятен происходит уже на открытой поверхности участка катода 5. Такой режим работы обеспечивает более быстрое заполнение плазмой основного промежутка и тем самым уменьшение времени включения разрядника. Также испытания показали, что в данной конструкции не происходит закорачивание поджигающего промежутка в течение всего срока службы разрядника. Срок службы удалось поднять на порядок, т. к. он определяется уже не закорачиванием узла поджига, а более длительно протекающими процессами разрушения электродов поджигающего промежутка, вследствие эрозии.

Изготовление вставки 5 из таких эрозионностойких материалов, как вольфрам-медь (W-Cu) или молибден-медь (Мо-Си), приводило к тому, что дуга основного тока быстро уходила со вставки 5 на периферийную часть катода, что также явилось причинной повышения срока службы разрядника.

Литература

1. Вакуумные дуги. Теория и приложения. Под ред. Дж.Лафферти. - М.: Мир, 1982, стр. 398.

2. Патент РФ №1644273 зарегистрирован 10 мая 2000 г.

Вакуумный разрядник, содержащий противостоящие анод и катод, имеющий соосное отверстие, в котором установлена диэлектрическая втулка, выполненная в виде двух соосных цилиндров разного диаметра и с соосным отверстием, в котором установлен поджигающий электрод, имеющий форму цилиндра со шляпкой, отличающийся тем, что периферийный участок нижней торцевой поверхности шляпки поджигающего электрода примыкает к верхней торцевой поверхности диэлектрической втулки, а периферийный участок нижней торцевой поверхности диэлектрической втулки примыкает к поверхности катода, и участок катода, примыкающий к диэлектрической втулке, выполнен из более эрозионностойкого материала, чем остальная часть катода.