RU10015U1 - Частотный разрядник - Google Patents

Abstract

Частотный разрядник, содержащий диэлектрический корпус с установленными в нем двумя основными электродами с отверстиями для протекания газа, управляющим электродом и системой продувки межэлектродных зазоров, отличающийся тем, что основные и управляющий электроды выполнены в виде цилиндрических трубок, установленных соосно, при этом управляющий электрод установлен между основными с продольным зазором, внутри управляющего электрода установлены электроды вспомогательного разрядника для ультрафиолетовой подсветки, внутри корпуса соосно с электродами установлены экраны для защиты диэлектрического корпуса от ультрафиолетового излучения искр между электродами, фланец управляющего электрода имеет закрытый кольцевой паз с отверстиями, двусторонне и равномерно расположенными по азимуту, каждый из основных электродов снабжен гайкой с лимбом для установки зазора между ними и управляющим электродом, а также пружиной с поджимным кольцом для восстановления этого зазора при эрозионном износе, а для подключения разрядника к внешним электрическим цепям электрический контакт выполнен в виде цангового устройства.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике больших импульсных токов и магнитных полей, в частности к частотным разрядникам, и может быть использована для коммутации емкостных накопителей с энергией импульса I - 100 Дж и частотой повторения импульсов до 3 - 5 кГц,

Известны разрядники, содержащие два основных электрода, средний или управляющий электрод, размещенные в диэлектрическом корпусе. К ним относятся каскадные разрядники, тригатроны, разрядники с искажением поля, разрядники с термическим пуском l |, Недостатком этих разрядников является невозможность их использования в режимах с высокой частотой коммутации и высокой средней мощностью.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является разрядник с высокой частотой повторения импульсов и продувкой разрядного промея тка 2. Разрядник имеет диэлектрический корпус, в котором укреплены два медных электрода с отверстиями для протекания продуваемого газа, подводимого и отводимого патрубками, также установленными в корпусе разрядника,Для запуска разрядника в корпусе установлен управляющий электрод. Между электродами и корпусом рнзрядника расположена керамическая диафрагма с отверстиями. Недостатком этого разрядника является невозможность длительной непрерывной работы, а также недостаточно высокий ресурс разрядника из-за эрозионного изменения формы электродов и как следствие коммутационных характеристик, повреждения внутренней поверхности корпуса разрядника, нарушения электрической прочности, а также из-за напыления на поверхности керамической диафрагмы проектов эрозии электродов.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу обеспечения продолжительной непрерывной работы разрядника с высокой частотой повторения импульсов и повышения его ресурса.

Поставленная техническая задача решается тем, что в частотном разряднике, содержащем .диэлектрический корпус с установленными в нем двумя основными электродами с отверстиями для протекания газа, управляющим электродом и системой продувки межэлектродных зазоров, основные и управляющий электроды выполнены в виде цилиндрических трубок, установленных соосно, при этом управляющий электрод установлен между основными с продольным зазором, внутри управляющего электрода установлены электроды вспомогательного разрядника для ультрафиолетовой подсветки, внутри корпуса соосно с электродами установлены экраны для защиты диэлектрического корпуса от ультрафиолетового излучения искр между электродами, фланец управляющего электрода имеет закрытый кольцевой паз с отверстиями, двусторонне и равномерно расположенными по азимуту, каждый из основных электродов снабжен гайкой с лимбом для установки зазора между ними и управляющим электродом, а также пружиной с поджимным кольцом для восстановления этого зазора при эрозионном износе, а для подключения разрядника к внешним электрическим цепям электрический контакт выполнен в виде цангового устройства.

Такое выполнение разрядника позволяет поддерживать необходимую величину межэлектродного зазора при его эрозионном износе за счет специального приспособления, состоящего из толкателя, держателя, уплотнения и пружины. При нажатии на толкатель, соединенный с держателем, основной электрод приводится в соприкосновение с управлящим электродом, при этом держатель проскальзывает в уплотнении. При отпуске толкателя основной электрод перемещается обратно под действием купругих сил пpyжJ4ны и устанавливается необходимая величина межэлектродного зазора.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, показанной на фиг.1.

Разрядник содержит диэлектрический корпус I, первый основной электрод 2, второй основной электрод 3, управляющий электрод 4, вспомогательный разрядник 5, экран б, толкатель 7, держатель 8, уплотнение 9, пружину 10, цилиндр II, контактную пластину 12, цанговое устройство 13, гайку 14. Штуцеры для продувки воздухом межэлектродного зазора на фиг. не показаны,

Предл 1гаемый разрядник работает следующим образом. Вначале включается продувка и создается поток воздуха, направленный от внешнего периметра межэлектродных зазоров к центру с выходом через отверстия основных электродов 2,3. К основным электродам прикладывается высокое напряжение, например, от заряженного емкостного HSLKOпителя. С помощью внешнего делителя, резистивного или емкостного, к управляющему электроду 4 синхронно с изменением напряжения на основных электродах 2,3 прикладывается часть напряжения так, чтобы обеспечивалась равнопрочность обоих межэлектродных зазоров (например, при равенстве зазоров на управляющий электрод 4 подается половина разности потенциалов, приложенной к основным электродам 2,3). При принудительном нарушении этого условия, например, при подаче высоковольтного пускового импульса на управляющий электрод 4 или закорачивании управляющего электрода 4 на один из основных электродов 2,3 в одном из зазоров напряженность электрического поля может превысить пробивное значение и этот зазор пробивается. Одновременное включение с подачей пускового импульса вспомогательного разрядника 5 посредством подачи на его электроды напряжения, вызывающего его электрический пробой, сопровождающийся излучением ультрафиолета, стабилизирует процесс пробоя перенапряженного зазора разрядника. После пробоя этого зазора разность потенциалов, приложенная к разряднику, полностью прикладывается ко второму зазору, вызывая его перенапряжение и пробой, стабилизируемый ультрафиолетовой подстветкой от искры первого зазора. Тем самым оба зазора оказываются замкнутыми

- 3 и разрядник переходит в замкнутое состояние. При этом налряжение на нем падает до нуля, а проходящий ток сопровождается образованием в его зазорах проводящей плазмы и испарением материала конструкции. Потоком воздуха плазма и продукты эрозии выводятся из межэлектродных зазоров внутрь электродов 2,3, одновременно происходит охлаждение электродов и среды, тем самым ускоряется восстановление электрической прочности зазоров и разрядника в целом и его готовность к следующему акту коммутаци, т.е. повышается частота его работы.

При необходимости установки заданной величины зазора поворотом гайкт 14, снабженной лимбом отсчета, изменяется зазор между гайкой 14 и корпусом I, выбираемый при нажатии на электрод 2 или 3 вдоль его оси к центру рахрядника. Под действием пружины 10 после снятия давления электрод 2 отодвигается от управляющего электрода 4 на расстояние, устанавливаемое поворотом гайки 14. В процессе эрозионного износа автоматическое восстановление заданного зазора осуществляется посредством нажатия на основной электрод 2 и перемещения его в сторону центра разрядника до его соприкосновения с управляю1цим электродом 4, при этом после выборки зазора штатной установки дальнейшим усилием осуществляется проскальзывание держателя 8 электрода 2 в уплотнении 9 на величину необходимой компенсации и при снятии усилия электрод 2 устанавливается на заданном штатном расстоянии от управляющего электрода 4. Цанговое устройство 13, соединяющее электрод с контактной пластиной 12, позволяет производить эти проце,11уры без наличия гибких подводящих шин и электрических рассоединений.

Разработана конструкция разрядника для компактного высоковольтного импульсно-частотного генератора со следующими параметрами:

Рабочее напряжение 20 кВ;

Ток 2 кА;

Частота импульсов 1-2,5 кГц ; Коммутируемая мощность 3 кВт ;

Расход воздуха 36 м /час;

Расчетное время работы

с компенсацией износа 5000 час;

Габариты 100x300 мм.

Разработанная консрукция разрядника обеспечивает продолжительную непрерывную работу при частоте импульсов 1-2,5 кГц с минимальными эрозионным износом элементов конструкции и ухудшением электрических характеристик, что свидетельствует об успешном решении поставленной технической задачи.

Использованные источники информации:

1.П.Н.Дашук и др. Техника больших импульсных токов и магнитных полей под ред.В.С.Комелькова, М., Атомиздат, 1970, стр.175-228.

2,Д.Д.Малгота, В.О.Межевов, Разрядник с высокой частотой повторения импульсов, ПТЭ № 4, 1980, стр.89 (прототип).

Claims (1)

1. Частотный разрядник, содержащий диэлектрический корпус с установленными в нем двумя основными электродами с отверстиями для протекания газа, управляющим электродом и системой продувки межэлектродных зазоров, отличающийся тем, что основные и управляющий электроды выполнены в виде цилиндрических трубок, установленных соосно, при этом управляющий электрод установлен между основными с продольным зазором, внутри управляющего электрода установлены электроды вспомогательного разрядника для ультрафиолетовой подсветки, внутри корпуса соосно с электродами установлены экраны для защиты диэлектрического корпуса от ультрафиолетового излучения искр между электродами, фланец управляющего электрода имеет закрытый кольцевой паз с отверстиями, двусторонне и равномерно расположенными по азимуту, каждый из основных электродов снабжен гайкой с лимбом для установки зазора между ними и управляющим электродом, а также пружиной с поджимным кольцом для восстановления этого зазора при эрозионном износе, а для подключения разрядника к внешним электрическим цепям электрический контакт выполнен в виде цангового устройства.