RU2037244C1 - Multigap discharger with gaps connected in parallel - Google Patents

Multigap discharger with gaps connected in parallel Download PDF

Info

Publication number
RU2037244C1
RU2037244C1 SU5059421A RU2037244C1 RU 2037244 C1 RU2037244 C1 RU 2037244C1 SU 5059421 A SU5059421 A SU 5059421A RU 2037244 C1 RU2037244 C1 RU 2037244C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode elements
parallel
frames
gaps
gap
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Дмитриевич Михайлов
Original Assignee
Георгий Дмитриевич Михайлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георгий Дмитриевич Михайлов filed Critical Георгий Дмитриевич Михайлов
Priority to SU5059421 priority Critical patent/RU2037244C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2037244C1 publication Critical patent/RU2037244C1/en

Links

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: two flat parallel metal or dielectric frames on which sets of thin wire electrode elements are anchored rigidly with overlapping windows of frame over length are placed at some distance from each other. Electrode elements of opposite frames are positioned perpendicular to each other which results in formation of cross electric field. Electric discharge occurs in gaps of overlapping of conductors. EFFECT: improved operational efficiency and safety. 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике. Преимущественная область использования радиотехника для создания импульсных генераторов гармонических колебаний, для использования их в радиотехнике, в заводской технологии, в ультразвуковой практике и др. The invention relates to electronics. The predominant field of use of radio engineering is to create pulse generators of harmonic oscillations, for their use in radio engineering, in factory technology, in ultrasonic practice, etc.

Известны конструкции коммутационных разрядников [1] электроды, которых имеют различные геометрические формы: торцы цилиндров, сферы, полусферы и т. д. Путем использования электрических элементов схемы включения удалось повысить число разрядников и получить устойчивую работу генераторов с последовательной цепочкой, доведя число разрядников до сорока и более [2]
Известна также конструкция [3] многозазорного устройства, состоящего из последовательной цепочки электродов в виде цилиндров с округленными краями, укрепленных на верхней и нижней диэлектрических пластинках в шахматном порядке.
There are known designs of switching arresters [1] electrodes, which have various geometric shapes: cylinder ends, spheres, hemispheres, etc. By using electrical elements of the switching circuit, it was possible to increase the number of arresters and obtain stable operation of generators with a series circuit, bringing the number of arresters to forty and more [2]
Also known is the design [3] of a multi-gap device, consisting of a sequential chain of electrodes in the form of cylinders with rounded edges, mounted on the upper and lower dielectric plates in a checkerboard pattern.

Исследование разрядника было проведено для больших мощностей (20 кВ, 100 А, 2 мкс, 500 Гц). A study of the spark gap was carried out for high powers (20 kV, 100 A, 2 μs, 500 Hz).

Обнаружились следующие недостатки разрядной цепи:
сильная эрозия электродов ограничила ресурс конструкции до 1,5 мин;
большой уровень шума при работе вызывает затруднения его обслуживания.
The following disadvantages of the discharge circuit were found:
strong erosion of the electrodes limited the design life to 1.5 min;
high noise levels during operation cause difficulties in its maintenance.

В качестве прототипа выбран "многоканальный разрядник" [4] с параллельно включенными зазорами, содержащий два параллельно расположенных электрододержателя, на каждом из которых закреплены параллельно расположенные дискретные электродные элементы. В зазорах этих элементов находится край металлической пластинки покрытой кварцем. As a prototype, a “multichannel arrester" [4] with gaps in parallel included, containing two parallel electrode holders, on each of which discrete electrode elements located in parallel are mounted, is selected. In the gaps of these elements is the edge of a metal plate coated with quartz.

Недостатки конструкции:
ограниченное число электродных элементов (до 20 шт.) не дает существенной разгрузки электродных элементов (105 а);
при нагреве электродных элементов нет компенсации их линейного расширения, что может нарушить величину зазора;
введение в зазор края пластинки создает условия для поверхностной утечки.
Design disadvantages:
a limited number of electrode elements (up to 20 pcs.) does not give a significant unloading of electrode elements (10 5 a);
when heating the electrode elements there is no compensation for their linear expansion, which may violate the gap;
the introduction of the edge of the plate into the gap creates the conditions for surface leakage.

Целью настоящего изобретения является создание конструкции разрядника, где электроды, будучи разгруженными по току, ослабляли бы эрозию, тем самым увеличивая его ресурс. The aim of the present invention is to provide a spark gap design, where the electrodes, being unloaded by current, would reduce erosion, thereby increasing its resource.

Указанная цель достигается путем создания конструкции многозазорного разрядника, в которой используется краевой эффект в перекрестном электрическом поле в зазорах электродных элементов, имеющих дискретное строение. This goal is achieved by creating a multi-gap arrester design, which uses the edge effect in a cross electric field in the gaps of electrode elements having a discrete structure.

На фиг.1 представлен предложенный многозазорный разрядник, общий вид; на фиг. 2 электрододержатель, вид сверху; на фиг.3 то же, с электродными элементами. Figure 1 presents the proposed multi-gap arrester, General view; in FIG. 2 electrode holder, top view; figure 3 is the same with the electrode elements.

В качестве примера конкретного выполнения многозазорного разрядника использовались проволочные электродные элементы, которые при определенной ориентировке работали в перекрестном электрическом поле. На двух плоских металлических рамках 1 из листового никеля толщиной 1,0-2,0 мм располагались по 10 проволочных электродных элементов 2 из вольфрама сечение 0,5 мм; расстояние между ними по ширине устанавливалось в 2,5 мм. Длина проволочек выбиралась такой, чтобы они только с одной стороны рамки выступали на 3-5 мм (при необходимости сделать более надежный контакт с рамкой). Крепление электродных элементов 2 производилось только к одной стороне рамки 1 при помощи алундовой суспензии, концы на противоположной стороне рамки 1 оставались свободными или лишь слегка прижимались сверху слюдяной пластинкой. Затем, рамки 1, обращенные электродными элементами 2 внутрь, ориентировались так, чтобы, глядя на них сверху, была бы видна сетка из квадратных ячеек. Такая ориентировка и создавала перекрестное поле при работе. Чтобы сделать между электродами зазор величиной 0,5 мм, между отверстиями в вершинах рамок 1 подкладывались четыре стеклянные шайбы 3 высотой 1,5 мм с наружным диаметром 8 мм и внутренним 4,1 мм. Далее рамки 1 через отверстия в вершинах стягивались керамическими болтами 4 длиной 20 мм, сечением 4,0 мм с металлическими гайками 5 толщиной 2 мм и наружным диаметром 8 мм. As an example of a specific implementation of a multi-gap arrester, wire electrode elements were used, which, with a certain orientation, worked in a cross electric field. On two flat metal frames 1 of nickel sheet with a thickness of 1.0-2.0 mm, 10 wire electrode elements 2 of 0.5 mm section of tungsten were arranged; the distance between them in width was set at 2.5 mm. The length of the wires was chosen so that they only protrude 3-5 mm on one side of the frame (if necessary, make more reliable contact with the frame). The fastening of the electrode elements 2 was carried out only on one side of the frame 1 using alundum suspension, the ends on the opposite side of the frame 1 remained free or only slightly pressed on top of the mica plate. Then, the frames 1, facing the electrode elements 2 inward, were oriented so that, looking at them from above, a grid of square cells would be visible. This orientation created a cross field at work. To make a gap of 0.5 mm between the electrodes, four glass washers 3 with a height of 8 mm and an outer diameter of 8 mm and an inner diameter of 4.1 mm were placed between the holes in the tops of the frames 1. Further, the frames 1 through the holes in the vertices were pulled together with ceramic bolts 4 with a length of 20 mm, a cross section of 4.0 mm with metal nuts 5 with a thickness of 2 mm and an outer diameter of 8 mm.

Прежде чем приступить к монтажу разрядника необходимо иметь в виду следующее:
куски проволоки, предназначенные для электродов, не должны иметь изгибов и должны быть одинаковыми по сечению (точность 0,01);
при наклейке проволочных электродов необходимо их слегка прижимать грузиком 30-50 г с гладкоотшлифованной поверхностью;
прогревать pамку с наклеенными электродами надо на электроплите с прижимными грузиками до полного высыхания суспензии;
поверхности сторон рамок должны лежать в одной плоскости.
Before proceeding with the installation of the arrester, keep in mind the following:
pieces of wire intended for electrodes should not have bends and should be the same in cross section (accuracy 0.01);
when sticking wire electrodes, it is necessary to press them lightly with a weight of 30-50 g with a smoothly ground surface;
warm the frame with glued electrodes on an electric stove with pressure weights until the suspension is completely dry;
the surfaces of the sides of the frames should lie in the same plane.

С целью проверки правильности проведенного монтажа (до проведения стеклодувных работ) проводилось испытание разрядника на электрический разряд в воздухе. От генератора поджига на разрядник подавалось напряжение 2-3 кВ (при малом токе). В этом случае одновременно во многих местах перекрестий электродных элементов 2 возникали искровые разряды, которые быстро перемещались по всем перекрестиям. In order to verify the correctness of the installation (before the glass-blowing work), a spark gap was tested for an electric discharge in air. A voltage of 2-3 kV was applied to the arrester from the ignition generator (at low current). In this case, spark discharges appeared in many places of the crosshairs of the electrode elements 2, which quickly moved along all the crosshairs.

В случае, если плоскости рамок 1 при их изготовлении были нарушены или неточности допущены при монтаже искровые разряды сосредотачивались на малой рабочей поверхности или возникали вдоль перекрестий какой-либо одной пары электродов. If the planes of frames 1 during their manufacture were violated or inaccuracies were made during installation, spark discharges focused on a small working surface or occurred along the crosshairs of any one pair of electrodes.

Для опробирования работы разрядников в режиме управления была собрана последовательная цепочка из трех разрядников. To test the operation of arresters in control mode, a sequential chain of three arresters was assembled.

Постоянное напряжение имело порядок 1000 В, управляющее направление от генератора поджига 2-3 кВ подавалось на первый разрядник (относительно минуса). Сосуд был наполнен неоном при давлении 5320-13300 Па. Средняя мощность на границе темного и тлеющего разрядов, выделяемая в колебательном контуре, была около 150-200 Вт на частоте следования импульсов 30-40 Гц и частоте заполнения 1 мГц и оценивалась визуально по накалу сетевой лампы в 300 Вт. Ограниченная мощность источника питания (умножителя) не позволила приблизиться к верхней границе возможной мощности разрядной цепочки. The constant voltage was of the order of 1000 V, the control direction from the ignition generator of 2-3 kV was supplied to the first spark gap (relative to the minus). The vessel was filled with neon at a pressure of 5320-13300 Pa. The average power at the boundary of the dark and glow discharges emitted in the oscillatory circuit was about 150-200 W at a pulse repetition rate of 30-40 Hz and a fill frequency of 1 MHz and was visually estimated from a 300 W glow lamp. The limited power of the power source (multiplier) did not allow to approach the upper limit of the possible power of the discharge circuit.

Важно отметить, в собранной цепочке последовательно включенных многозазорных разрядников каждый многозазорный разрядник можно рассматривать как большое количество элементарных разрядов, включенных параллельно. It is important to note that in the assembled chain of series-connected multi-gap arresters, each multi-gap arrestor can be considered as a large number of elementary discharges connected in parallel.

Известно, что при параллельном включении отдельных разрядников при подаче на них напряжения пробоя сработает из всех какой-нибудь один, при этом условия пробоя для остальных ухудшаются из-за падения напряжения питания, и они уже не сработают. It is known that when individual arrears are connected in parallel when a breakdown voltage is applied to them, any one of them will work, while the breakdown conditions for the rest worsen due to a drop in the supply voltage, and they will not work anymore.

Рассмотрим, как обстоит дело при использовании данного многозазорного разрядника. Consider the situation when using this multi-gap arrester.

1. В случае, когда радиус кривизны электродных элементов меньше или равен величине зазора между электродными элементами, большой ток в подводящих проводах в зазорах разбивается на большое число малых токов. 1. In the case when the radius of curvature of the electrode elements is less than or equal to the gap between the electrode elements, a large current in the supply wires in the gaps is divided into a large number of small currents.

Если начался разряд в одном из зазоров, то напряжение питания остальных не изменяется (или изменяется на очень малую долю), следовательно, многие из "ожидающих" пробоя зазоров пробьются. If a discharge has started in one of the gaps, then the supply voltage of the others does not change (or changes by a very small fraction), therefore, many of the “gaps” awaiting breakdown will break through.

2. Кроме того, известно какое существенное значение на одновременность пробоя имеет величина напряженности электрического поля. Напряженность поля увеличивается с уменьшением радиуса кривизны электродных элементов и тем самым способствует одновременности разряда. 2. In addition, it is known how significant the magnitude of the electric field is to the simultaneity of breakdown. The field strength increases with decreasing radius of curvature of the electrode elements and thereby contributes to the simultaneity of the discharge.

Основное преимущество использования разрядников на краевом эффекте в перекрестном электрическом поле (в последовательно-параллельных цепях) это возможность работать на любых электродных материалах (химически чистых, с присадками, оксидных и др.). The main advantage of using surge arresters on the edge effect in a cross electric field (in series-parallel circuits) is the ability to work on any electrode materials (chemically pure, with additives, oxide, etc.).

Наличие в разряднике радиаторов в виде металлических рамок ускоряет процесс деионизации в зазорах, тем самым увеличивая пропускную способность разрядника по частоте импульсов. Металлические рамки вносят в схему дополнительную емкость (диэлектрик). Кроме того, падающая вольт-амперная характеристика разряда вносит в цепь отрицательное сопротивление, компенсирует часть активной составляющей в цепи разрядника. Форма импульса становится прямоугольной признак отсутствия большого затухания в цепи, что увеличивает КПД устройства. Преимущества предлагаемых разрядников по сравнению, например, с мощными генераторными лампами:
отсутствие цепей накала;
энергия в разряднике не расходуется в момент отсутствия импульса;
мгновенная готовность к работе;
простота конструкции разрядника;
отсутствие дорогих металлов (золота);
низкая себестоимость изготовления разрядника, а следовательно и самого генератора;
отсутствие сеток (наличие их в лампах и тиратронах);
простота управления;
разрядник позволяет применять оксидированные электроды. В мощных лампах такой возможности нет, так как оксидный катод загрязняет сетку, что ведет к понижению КПД
путем изменения толщины проводов для электродов разрядника возможно изменение плотности тока;
предлагаемая конструкция разрядника не требует водяного охлаждения и при большой мощности можно ограничиться принудительным воздушным охлаждением;
для "произвольной" мощности разрядной цепи возможно включение разрядников не только последовательно, но и одновременно параллельно.
The presence of radiators in the form of metal frames in the spark gap accelerates the deionization process in the gaps, thereby increasing the discharge capacity of the spark gap in pulse frequency. Metal frames introduce additional capacitance (dielectric) into the circuit. In addition, the falling volt-ampere characteristic of the discharge introduces negative resistance into the circuit and compensates for a part of the active component in the spark gap circuit. The shape of the pulse becomes a rectangular sign of the absence of large attenuation in the circuit, which increases the efficiency of the device. The advantages of the proposed arresters compared, for example, with powerful generator lamps:
lack of glow chains;
energy in the arrester is not consumed at the moment of absence of a pulse;
instant readiness for work;
simplicity of the arrester design;
lack of expensive metals (gold);
low cost of manufacturing a spark gap, and therefore the generator itself;
lack of nets (their presence in lamps and thyratrons);
Ease of Management;
Arrester allows the use of oxidized electrodes. In high-power lamps, this is not possible, since the oxide cathode contaminates the grid, which leads to a decrease in efficiency
by changing the thickness of the wires for the spark gap electrodes, a change in current density is possible;
the proposed design of the arrester does not require water cooling, and with high power, you can restrict yourself to forced air cooling;
for the "arbitrary" power of the discharge circuit, it is possible to turn on the arresters not only sequentially, but also simultaneously in parallel.

Последовательное включение зазоров увеличивает индуктивность цепи и уменьшает "паразитную" емкость, параллельное наоборот. Sequential inclusion of gaps increases the inductance of the circuit and reduces the "parasitic" capacitance, parallel to the other way around.

Claims (1)

МНОГОЗАЗОРНЫЙ РАЗРЯДНИК С ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ ЗАЗОРАМИ, содержащий два параллельно расположенных электрододержателя, на каждом из которых закреплены параллельно расположенные дискретные электродные элементы, отличающийся тем, что электрододержатели выполнены в виде плоских рамок, а электродные элементы выполнены в виде проволок, перекрывающих окна рамок с образованием в них просветов и закрепленных на рамках одними своими концами, причем электродные элементы противоположных рамок расположены перпендикулярно друг к другу. MULTI-CLEAR DISCHARGE WITH PARALLEL LIVING CLEARANCES, containing two parallel electrode holders, each mounted with discrete electrode elements parallel to each other, characterized in that the electrode holders are made in the form of flat frames, and the electrode elements are made in the form of wires overlapping the windows of the frames with the formation of them gaps and fixed on the frame with their own ends, and the electrode elements of the opposite frames are perpendicular to each other.
SU5059421 1992-08-20 1992-08-20 Multigap discharger with gaps connected in parallel RU2037244C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5059421 RU2037244C1 (en) 1992-08-20 1992-08-20 Multigap discharger with gaps connected in parallel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5059421 RU2037244C1 (en) 1992-08-20 1992-08-20 Multigap discharger with gaps connected in parallel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2037244C1 true RU2037244C1 (en) 1995-06-09

Family

ID=21611943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5059421 RU2037244C1 (en) 1992-08-20 1992-08-20 Multigap discharger with gaps connected in parallel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2037244C1 (en)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Киселев Ю.В., Черепанов В.П. Искровые разрядники. Сов.Радио. 1976, с.24. 2. Пекарь И., Применение многозазорных разрядников с улучшенными характеристиками в высоковольтных генераторах, Изв. вузов; Энергия, 1974, N 5. - с.18. *
3. Меноун Г. Обзор развития газовых коммутаторов. - В кн.: Импульсные системы большой мощности. М.: Мир, 1981, с.56. *
4. Авторское свидетельство СССР N 641569, ел. H 01T 2/02, 1976. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100503466B1 (en) Cold cathode for discharge lamps, discharge lamp fitted with said cold cathode, and principle of operation of said discharge lamp
JP3634870B2 (en) Radiation source
US5554345A (en) Ozone generation apparatus and method
CA2253366A1 (en) Discharge lamp turning-on device
US20100006419A1 (en) Device for generation of pulsed corona discharge
CN111629506A (en) Large-area space uniform plasma generator and generation method
CN1279574C (en) Dimmable discharge lamp for dielectrically impeded discharges
RU2037244C1 (en) Multigap discharger with gaps connected in parallel
CN218216104U (en) Multi-gap lightning protection device with pilot trigger electrode
CN115275786A (en) Multi-gap lightning protection device with pilot trigger electrode
US4029997A (en) Surge voltage arrester arrangement
CN1110824C (en) Metal oxide arrester with non-linear internal gap
SU736374A1 (en) Method and device for dc cutout
US5036420A (en) Surge absorber
JPS55160485A (en) Silent discharge type laser
CN2267602Y (en) Capacity current stabilization type parallel neon lamp
KR950034300A (en) Surge absorber
CN108923230A (en) A kind of dielectric impedance spark preionization discharge electrode
FI62916B (en) KORONAGENERATORANORDNING
US7251195B1 (en) Apparatus for generating an acoustic signal
JPS6468991A (en) Gas laser device
CN114414956A (en) Gas spark switch discharge experiment circuit and device
CN2252429Y (en) Lightning arrester separator
SU748604A1 (en) Discharger
CN115832874A (en) Energy-adjustable high-energy discharge device and adjustable discharge tube structure