RU196930U1

RU196930U1 - SMALL TWO-SECTION CONTROLLED VACUUM DISCHARGE

Info

Publication number: RU196930U1
Application number: RU2019140193U
Authority: RU
Inventors: Рустам Халимович Якубов; Андрей Васильевич Милешин; Татьяна Ивановна Козловская
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-03-23

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к силовой коммутирующей аппаратуре, представляет собой малогабаритный двухсекционный управляемый вакуумный разрядник и может быть использована для коммутации электрических цепей. Разрядник состоит из двух секций, расположенных в герметичной электроизоляционной оболочке. Секции разделены анодом. В каждой из секций расположены катод, поджигающий электрод, с плотно сжатой между ними диэлектрической прокладкой. Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции. 1 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to power switching equipment, is a small two-section controllable vacuum discharger and can be used for switching electrical circuits. The arrester consists of two sections located in a sealed electrical insulating shell. The sections are separated by an anode. In each of the sections there is a cathode that sets an electrode on fire, with a dielectric gasket tightly pressed between them. The technical result of the utility model is to simplify the design. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к силовой коммутирующей аппаратуре, и может быть использована для коммутации электрических цепей.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to power switching equipment, and can be used for switching electrical circuits.

Известен разрядник, содержащий не менее двух электродов, образующих с изоляционным корпусом вакуумно-плотную оболочку и один поджигающий электрод, который совместно с элементами сопротивления образует электрическую цепь, включенную параллельно основным электродам разрядника. Патент РФ №2227951, МПК Н01Т 1/20, Н01Т 2/02, 27.04.2004. Недостатком данного разрядника является то, что для включения разрядника в электрическую цепь и его работы требуются дополнительные элементы: индуктивность, варистор, полупроводниковые приборы, подсоединенные параллельно основным электродам разрядника и расположенные внутри или/и снаружи изоляционного корпуса разрядника, что значительно увеличивает габариты разрядника.Known arrester containing at least two electrodes, forming with an insulating body a vacuum-tight shell and one igniting electrode, which together with resistance elements forms an electric circuit connected in parallel with the main electrodes of the arrester. RF patent No. 2227951, IPC Н01Т 1/20, Н01Т 2/02, 04/27/2004. The disadvantage of this spark gap is that additional elements are needed to connect the spark gap to the electric circuit and its operation: inductance, varistor, semiconductor devices connected in parallel with the main electrodes of the spark gap and located inside and / or outside the insulation housing of the spark gap, which significantly increases the dimensions of the spark gap.

Известен управляемый вакуумный разрядник, содержащий коаксиальную электродную систему в герметичном диэлектрическом корпусе, выполненную в виде катода и поджигающего электрода, разделенных диэлектрической прокладкой, и анода, выполненного в виде полого стакана, внутри которого осесимметрично расположены стержневой катод и поджигающий электрод, причем корпус выполнен из электроизоляционного материала с наружными выводами анода, катода и поджигающего электрода. Патент РФ №161492. МПК Н01Т 2/02, 20.04.2016. Недостатками разрядника является то, что в корпусе разрядника содержится только один основной разрядный промежуток «катод-анод». Данное обстоятельство приводит к тому, что в возможных схемах применения для коммутации каждого участка цепи требуется отдельный разрядник, соответственно, с отдельным подключением анода разрядника к источнику постоянного напряжения, что усложняет возможную схему применения, а также увеличивает ее габаритные характеристики.Known controlled vacuum spark gap containing a coaxial electrode system in a sealed dielectric casing, made in the form of a cathode and an ignition electrode, separated by a dielectric gasket, and an anode made in the form of a hollow glass, inside which a rod cathode and an igniting electrode are located axisymmetrically, and the casing is made of electrical insulation material with external leads of the anode, cathode and ignition electrode. RF patent No. 161492. IPC Н01Т 2/02, 04/20/2016. The disadvantages of the arrester is that the casing of the arrester contains only one main discharge gap "cathode-anode". This circumstance leads to the fact that in possible application schemes, for switching each section of the circuit, a separate arrester is required, respectively, with a separate connection of the arrester anode to a constant voltage source, which complicates the possible application scheme and also increases its overall characteristics.

Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции.The technical result of the utility model is to simplify the design.

Технический результат достигается тем, что в одном герметичном диэлектрическом корпусе располагаются две коаксиальные электродные системы. Коаксиальные электродные системы, состоящие из катода и поджигающего электрода, с плотно зажатой между ними диэлектрической прокладкой, разделены общим анодом. Таким образом, в одном герметичном диэлектрическом корпусе располагаются два малогабаритных управляемых вакуумных разрядника.The technical result is achieved by the fact that in one sealed dielectric housing are two coaxial electrode systems. Coaxial electrode systems consisting of a cathode and an ignition electrode, with a dielectric gasket sandwiched between them, are separated by a common anode. Thus, in one sealed dielectric casing there are two small-sized controlled vacuum arresters.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично представлен малогабаритный двухсекционный управляемый вакуумный разрядник. Разрядник состоит из двух секций, расположенных в герметичной электроизоляционной оболочке 5. Секции разделены анодом 4. В каждой из секций расположены катод 1 и поджигающий электрод 2 с плотно сжатой между ними диэлектрической прокладкой 3.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which schematically shows a small two-section controlled vacuum spark gap. The arrester consists of two sections located in a sealed insulating sheath 5. The sections are separated by anode 4. In each of the sections there is a cathode 1 and an ignition electrode 2 with a dielectric gasket 3 tightly compressed between them.

Малогабаритный двухсекционный управляемый вакуумный разрядник работает следующим образом.A small two-section controlled vacuum spark gap operates as follows.

Катод каждой из секций заземлен, анод до начала процесса коммутации электрического тока находится под постоянным положительным потенциалом 2-4 кВ. В заданный момент времени на любой из поджигающих электродов (разновременно или одновременно) подается импульс положительной полярности амплитудой до 3-4 кВ со скоростью нарастания 10-15 кВ/мкс. По мере роста напряжения на поджигающем электроде растет напряженность электрического поля у катода и достигает значений, при которых возникают токи автоэлектронной эмиссии с катода, вследствие чего происходит искровой пробой по поверхности диэлектрика, плотно сжатого между катодом и поджигающим электродом, сопровождающийся взрывной эмиссией электронов. В завершающей искровой стадии пробоя поджигающего промежутка на катоде возникает первичное катодное пятно, являющееся источником электронов, паров металла катода, ионов и дающее начало пробою основного разрядного промежутка «катод-анод». Таким образом, упрощается конструкция разрядника при осуществлении одновременной или разновременной коммутации электрического тока в зависимости от схемы применения при подключении к одной анодной силовой линии питания постоянного напряжения. Применение двухсекционного разрядника также позволяет при необходимости снизить габаритные характеристики возможных схем применения.The cathode of each section is grounded, the anode is at a constant positive potential of 2-4 kV before the process of switching electric current. At a given point in time, a pulse of positive polarity with an amplitude of up to 3-4 kV with a slew rate of 10-15 kV / μs is applied to any of the ignition electrodes (simultaneously or simultaneously). As the voltage at the ignition electrode increases, the electric field near the cathode grows and reaches values at which field emission currents from the cathode occur, resulting in spark breakdown on the surface of a dielectric tightly compressed between the cathode and the ignition electrode, accompanied by explosive emission of electrons. In the final spark stage of the breakdown of the ignition gap, a primary cathode spot appears on the cathode, which is a source of electrons, metal vapor of the cathode, ions and gives rise to the breakdown of the main discharge gap “cathode-anode”. Thus, the design of the arrester is simplified when carrying out simultaneous or simultaneous switching of electric current, depending on the application scheme when connected to a single anode power supply line of constant voltage. The use of a two-section spark gap also allows, if necessary, to reduce the overall characteristics of possible application schemes.

Claims

A small two-section controlled vacuum discharger, including a sealed electrical insulating shell with sections located in it, each section contains a coaxial electrode system including an anode, a cathode and an ignition electrode, a densely compressed dielectric gasket is located between the cathode and the ignition electrode, and the anode is common for both electrode systems.