Искровой разрядник

О П И С А Н И E ii "1 807967 ьаез Севетския

Оаииаяистичесиих

Реси11бяик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2706288/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Пр нор итетв (51) 1л.1 К„з

Н 01 Т 1/00

)Ъсударстееииый кеиитет

СССР яи яааая изобяетений и итиРытий,I (5) УДК 6Э М6:.933 (088.8) Опубликовано 30.06.82. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 30.06.82. (72) Автор изобретения.

10. К. Пчелинцев

Денцнградс ий ордена Ленина политехнический ииствту1т и1и. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) ИСКРОВОЙ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для получения крутых перепадов волн напряжения и тока ь передающих линиях для целей управления высоковольтными установками или непосредственного использования в них.

Известны искровые разрядники, предназначенные для формироваьп1я крутых перепадов напряжения в передающих линиях, содержащие два главных электрода, по внешнему периметру которых подключены керамические конденсаторы В 1 ачестве накопительных элементов и коаксиальные кабели в качестве передающих элемвнтов, и одно инициирующее устройство для возбуждения искрового разряда в газообразном диэлектрике 1). Длительность фронта импульса формируемого генератором, содержащим искровой разрядник, определяется индуктивностью разрядногэ контура, включающей собственные индуктивности накопительных п передающих элементов и индуктивности их подключения, индуктивность межэлектродного зазора и индуктивность искры.

Известен также искровой разрядник, в котором для уменьшения пндуктивпостп межэлектродного зазора и индуктивности искры главные электроды выполнены в виде плоскопараллельиых дисков, между которыми для уменьшения расстояния между электродами, приводящего к уменьшениюю индуктивностп межэлектродного зазора и искры, размещен твердый диэлектрик, а для уменьшения суммарной индуктивностц разрядного контура накопительные и передающие элементы выполнены в виде коаксиальных кабелей с л1алопндук Гнвным

1р подсоединением нх к главнь1м электродам, причем возбуждение искрового разряда осуществляют механическим разрушениел1 межэлектродного твсрдого диэлектрика (21.

В таком искровом разряднике удается значительно уменьшить индуктивность разрядного контура, что позволяет получат на нагрузке с сопротивлением порядка единиц Ом импульсы с фронтом длительнооо стью в единицы наносекунд. Однако, необходимость замены после каждого разряда твердого диэлектрика, в котором происходит разряд, п механическая система инициирования разряда, являющаяся сравпп2в тельно медленно действующей и, следовательно, вызывающая трудности в синхронизации срабатывания разрядника с другой аппаратурой серьезно затрудняют эксплуатацию подобного искрового разряднц30 ка.

807967

60

3

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению являIICIôOII0É РаЗРЯДНИК, KOTOPbIA COPQPжнт два аксиально расположенных дисковых электрода с зоной разряда в центре и токоподводом по периметру (31.

В этом разряднике для уменьшения нндуктивности путем уменьшения суммарной ш1дуктнвности искрового разрядника по окружности поставлено несколько инициирующих устройств для возбуждения нескольких параллельных искр в газообразном диэлектрике, позволяющем многократно возбуждать разряд чисто электрическим способом с высокой точцость1о во времени.

Недостатком этого разрядника является наличие большого количества инициирующих устройс гв, требующих для одновременного возбуждения параллельных искровых разрядов быстродействующей н мощной системы запуска, что усложняет разрядHíê ll снижает надежность его работы.

Причем для дальнейшего снижения 1н1дук* тнвности разрядника необходимо увеличивать количество параллельно возбуждаемых искр, что приводит к сложной проблеме возбуждения неустойчивых по отношению друг к другу параллельных искровых разрядов на небольшом, расстоянии один от другого.

Цель изобретения — уменьшение длительности фронта формируемого импульса н упрощение.

Это достигается тем, что электроды вынолне11ь1 с радиально расположенными вокруг зоны разряда чередующимися пазами и гребнями, количество которых возрастает, а глубина и высота — уменьшаются в направлении от центра к периферии электродов, причем гребни каждого электрода расположены с зазором в пазах между гребнями другого электрода.

На фйг. 1 приведен вид в аксо1нометрии одного йз главных электродов с вырезом одной чеТверти электрода; на фиг. 2— часть развертки цилиндрического сечения, параллельного оси зоны разряда искрового разрядника, выполненного по предлагаемому изобретению.

Искров0Й разрядник выполнен следующим образд114.

На дисковом главном электроде 1 искрового разрядника выделена зона разряда

2, в которои может быть расположено одно или несклько инициирующих устройств.

Непосредственйо от зоны разряда начинаются радиа ;1ь11о расходящиеся гребни 3, ! рядом и параллельно которым выполнены пазы 4. Гребни и пазы различных электродов взаимопроникаютдруr вдруга (!риг.2).

Конкрет!ная конструкция главного электрода, выполненного по данному изобретеник> характеризуется исходным (начинающимся от зоны разряда) количеством пар гребень — паз.

Ill

З0

4

По мере радиального расхождения пазов и гребней на электроде появляется площадь, которую используюг для увеличения количества пар гребень — паз, высоту гребней и глубину пазов уменьшают до перехода в плоскость дискового электрода, по периметру которого за пределами области гребней н пазов осуществляют токоподвод, там расположены твердотельный изолятор и места крепления накопительных и передающих элементов, в данном случае — коаксиальных кабелей.

Искровой разрядник работаст следующим образом.

Электромагнитная волна,. вызванная срабатыванием разрядника, заключающимся в замыкании межэлектродного зазора каналом искры, и распространяющаяся по линии, которой являются передающие и накопительные элементы и отдельные элементы разрядника, искажается I!a неод ioродностях этой линии, причем неоднородность влияет как некоторая эквивалентная

1и!дуктивность, если волновое сопротивл! нне этой неоднородности превышает базовое волновое сопротивление основной част1 линии. Под основной частью линии следует понимать накопительные н передающие элементы, а нх эквивалентное волновое сопротивление при шмать за оазовое.

В месте подсоединения накопительных и передающих элементов к главным электродам разрядника происходит конструктивное увеличение волнового сопротивления соответствующего участка по сравнению с базовым сопротивлением и, следовательно, этот участок влияет на электромагнитную вол!ну, как некоторая инду ктнвность.

Далее дисковые главные электроды искрового разрядника представляют радиальную линию, волновое сопротивление которой следует поддерживать равным базовому сопротивлению н для этого следует уменьшать расстояние между дисками электродов по мере приближения и центру зоны разряда. Однако минимальное сближение электродов ограничено расстоянием, при уменьшении которого межэлектродный зазор пробивается приложенным II элеlсгродам напряжением.

Поддержание волнового сопротивления равным базовому при ностоянно11 межэлектродпим зазоре достигается созданием на поверхности электродов гребней н пазов взаимопроникающих друг в друга, т. е. поддержанием IIQ постоянном уровне ширины радиально сходящейся линии, Ооразованной поверхностями главных электродов. По мере приближения к центру зоны разряда высоту гребней и глубину пазов увеличивают, кроме того, по мере приближения к центру зоны разряда количество пар гребень — паз уменьшают из-за нехватки места на поверхности главных электродов, что приводит к необходимости

807967

5 еще более увеличивать высоту гребней и глубину пазов.

Радиальный сход гребней и пазов к центру зоны разряда ограничен размераь."и зоны разряда, минимальный диаметр которой не может быть выбран менее расстояния между главными электродами при исходном количестве пар гребень — паз равной одной.

При распространении электромагнитной волны, возникающей при срабатывании разрядника, от зоны разряда текущее волновое сопротивление линии сначала превышает базовое, но по мере удаления от зоны разряда это расхождение в во.ивовых сопротивлениях уменьшается до нуля. На участке, где волновое сопротивление больше базового, электромагнитная волна»скажается как при прохождении через индуктивность последовательно включенную в линию, но величина соответствующей эквивалентной индуктивности меньше, чем при выполнении главных электродов в виде плоских дисков, так как меньше и отклонение волнового сопротивления линии, образованной гребнями и пазами, от базового. Кроме того, следует указать, что реа. .изуемый по данному изобретению пут: электромагнитной волны по поверхностя

r1,ебней и пазов в зоне, примыкающей к разряду, приближается к предельно теоретически достижимому способу подвода электромагнитной энергии к разряду по всему пространственному углу в 4л стерадиан — способу, который при заданном межэлектродном зазоре позволяет получить наименьшую индуктивность.

При одинаковой организации искрового разряда, индуктивность предложенного искрового разрядника меньше, чем искрового разрядника с плоскими электродами (линия с n o", где n — исходное количество пар гребень — паз), причем преимущество предложенного искрового разрядника возрастает .с уменьшением базового волнового сопротивления. Индуктивность конструкций предложенного искрового раз-рядника достигает своего предельного значения и далее не увеличивается при уменьшении базового волнового сопротпьления.

Все это позволяет прп одинаковом базовом волновом сопротивлении получать с по5 мощью предложенного искрового разрядника импульсы с фронтами меньшей длительности, чем с помощью искрового разрядника с плоскими электродами, что увеличивает точность и надежность управле10 ния высоковольтными установками и открывает перед ними новые возможности применения. Кроме того, упрощение системы запуска предложенного искрового разрядника упрощает и удешевляет систеь у

15 ь целом и уменьшает расходы на ее эксплуатацию.

Формула изобретения

Искровой разрядник, содержащий два аксиально расположеннь1х дисковых элект20 рода с зоной разряда в центре и токоподводом по периметру, от lич а ющпйсч тем, что, с целью уменьшения длительности фронта формируемого импульса и упрощения, электроды выполнены с радиально

25 расположенными вокруг зоны разряда чередующимися гребнями и пазами, количество которых возрастает, а высота и глубина уменьшаются в направлении от центра к периферии электродов, причем

30 rpeollll каждого электрода распОлож" ны зазором в пазах между гребнями другого электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Павловский А. И. и др., статья «Генератор высоковольтных импульсов с МНогокабельной разводной», журнал ПТЭ, 1976, № 3, с. 134 — 135.

2. Зотов Е. В. и Красовский P. Б.

40 статья «Многокаиальный генератор высоковольтных наносекундных импульсов:>.

ПТЭ, 1976, № 2, с. 91 — 92.

3. Босамыкнн В. С. и др. статья «Система синхронного запуска с наносекундной

45 точностью 48 многоканальных разрядников на 50 кВ». Газоразрядные цриборы, Труды конференций по электронной технике, вып. 2 (18), М., Электроника, 1970, с. 95.

807967

Составитель Е. бочкова, Техред А. Камышникова Корректор Л. Расторгуева

Редактор Л., Письман

Изд. № 166 Тирам< Оо9

ВНИЦПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Щ-35; Раушская паб., д. 4/5, Заказ 4887

Подписное.

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлнсполкоиа