RU2227951C2 - Discharger - Google Patents
Discharger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2227951C2 RU2227951C2 RU2001116738/09A RU2001116738A RU2227951C2 RU 2227951 C2 RU2227951 C2 RU 2227951C2 RU 2001116738/09 A RU2001116738/09 A RU 2001116738/09A RU 2001116738 A RU2001116738 A RU 2001116738A RU 2227951 C2 RU2227951 C2 RU 2227951C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- breakdown
- initiator
- arrester
- electrodes
- main
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области конструирования газоразрядных приборов, конкретно к управляемым и неуправляемым защитным разрядникам, и может быть использовано в устройствах электротехнического оборудования различного назначения для защиты от перенапряжений, а также для коммутации электрических цепей.The invention relates to the field of design of gas-discharge devices, specifically to controlled and uncontrolled protective arresters, and can be used in devices of electrical equipment for various purposes for surge protection, as well as for switching electrical circuits.
Известен защитный разрядник [1], содержащий вакуумно-плотную оболочку, внутри которой установлены два противолежащих электрода, в промежутке между которыми расположен узел инициирования разряда, выполненный в виде полупроводникового элемента, и электрически соединенный с одним из электродов и диэлектрической втулкой, имеющей электрический контакт как с полупроводниковым элементом, так и с другим основным электродом, емкость которой не меньше емкости полупроводникового элемента.Known protective arrester [1], containing a vacuum-tight shell, inside which two opposing electrodes are installed, between which there is a discharge initiating unit made in the form of a semiconductor element, and electrically connected to one of the electrodes and a dielectric sleeve having an electrical contact as with a semiconductor element, and with another main electrode, the capacity of which is not less than the capacity of the semiconductor element.
Предложенная конструкция имеет большую собственную емкость и недостаточную долговечность из-за быстрого выхода из строя полупроводникового элемента за счет ограничения тока только внутренним сопротивлением полупроводника, включенного в прямом направлении, при приходе импульса перенапряжения. Кроме того, в связи с тем, что узел инициирования находится в зоне разряда, происходит тепловой пробой полупроводникового элемента при прохождении импульса тока.The proposed design has a large intrinsic capacitance and insufficient durability due to the rapid failure of the semiconductor element due to the limitation of the current only to the internal resistance of the semiconductor, included in the forward direction, upon the arrival of an overvoltage pulse. In addition, due to the fact that the initiation unit is located in the discharge zone, thermal breakdown of the semiconductor element occurs when a current pulse passes.
Известен защитный разрядник [2], который содержит два противостоящих основных электрода, образующих с цилиндрическим изоляционным корпусом вакуумно-плотную оболочку, и инициирующие электроды, соединенные с основными электродами через резистивные элементы сопротивлением 1-108 Ом. Инициирующие электроды установлены друг относительно друга с микрозазором, длина которого выбрана из условия возникновения в нем автоэлектронной эмиссии при рабочих напряжениях.Known protective arrester [2], which contains two opposing main electrodes, forming a vacuum-tight shell with a cylindrical insulating body, and initiating electrodes connected to the main electrodes through resistive elements with a resistance of 1-10 8 Ohms. The initiating electrodes are installed relative to each other with a microgap, the length of which is selected from the conditions for the appearance of field emission in it at operating voltages.
Предложенная конструкция из-за малой вероятности ионизации газа в микрозазоре имеет существенное время запаздывания.The proposed design, due to the low probability of gas ionization in the microgap, has a significant delay time.
Эти недостатки устраняются при новом техническом решении. Техническое решение достигается тем, что узел инициирования заряженных частиц или/и фотонов (инициатор пробоя), совместно с или активными или/и реактивными элементами образует электрическую цепь, включенную параллельно основным электродам. Инициатором пробоя является любой источник заряженных частиц или/и фотонов, например диспергированные пленки, обратно смещенные р/n переходы, структуры металл - диэлектрик - металл, металл - диэлектрик - полупроводник, полупроводники на основе халькогенидов, светодиоды. Причем инициатор пробоя удален от основного разрядного промежутка на расстояние, меньшее или равное расстоянию между электродами разрядника. При этом параметры емкости индуктивности и сопротивлений всех элементов цепи зависят от параметров применяемого инициатора и скорости нарастания напряжения в цепи. Они выбираются из условий, при которых рабочее напряжение на инициаторе пробоя достигается раньше, чем будет достигнуто статическое напряжение пробоя разрядника.These shortcomings are eliminated with the new technical solution. The technical solution is achieved by the fact that the site of initiation of charged particles and / or photons (breakdown initiator), together with either active or / and reactive elements, forms an electric circuit connected in parallel with the main electrodes. Breakdown initiator is any source of charged particles and / or photons, for example, dispersed films, reverse biased p / n junctions, metal-dielectric-metal, metal-dielectric-semiconductor structures, chalcogenide based semiconductors, LEDs. Moreover, the breakdown initiator is removed from the main discharge gap by a distance less than or equal to the distance between the spark gap electrodes. In this case, the parameters of the inductance capacitance and resistances of all elements of the circuit depend on the parameters of the initiator used and the rate of increase of voltage in the circuit. They are selected from the conditions under which the operating voltage at the breakdown initiator is reached before the static breakdown voltage of the spark gap is reached.
Возможно использование в цепи инициатора емкости и индуктивности, включенной последовательно или/и параллельно относительно инициатора пробоя и/или дополнительного сопротивления.It is possible to use capacitance and inductance in the initiator circuit, connected in series and / or parallel to the breakdown initiator and / or additional resistance.
В качестве активных сопротивлений, кроме резисторов, возможно использование других элементов, например варисторов, полупроводниковых элементов и т. д.As resistors, in addition to resistors, it is possible to use other elements, for example varistors, semiconductor elements, etc.
На фиг.1-2 представлены конструкции испытываемых разрядников.Figure 1-2 presents the design of the tested arresters.
В первом варианте конструкции разрядника электроды 1, 2 и изолятор 7 образуют с вакуумно-плотную оболочку (фиг.1), в котором через углубление 4 в первом электроде 1 проходит дополнительный элемент (узел инициирования пробоя) с расположенными на нем инициатором пробоя 3, дополнительным сопротивлением 5 и обкладкой дополнительной емкости 6. Причем сопротивление может подключаться как с одной стороны инициатора, так и с обеих сторон, и функции дополнительной емкости может выполнять конструктивная емкость между элементами узла инициирования пробоя и электродом 1. Узел инициирования пробоя подключен параллельно разрядному промежутку.In the first embodiment of the spark gap design, the
Во втором варианте конструкции разрядника (фиг.2) через центральное отверстие 4 в первом электроде 1 проходит дополнительный элемент (вставка) с расположенными на нем инициатором 3 и дополнительным сопротивлением 5. Причем сопротивление может подключаться как с одной стороны инициатора, так и с обеих сторон. Дополнительный элемент имеет электрический контакт с электродом 2 и через дополнительный изолированный вывод 8 в разряднике подключается или к дополнительной емкости 6, соединенной с первым электродом, или же конструктивная емкость между дополнительным выводом и первым электродом выполняет функции дополнительной емкости. Вместо емкости 6 возможно использование дополнительной индуктивности или в цепи инициатора пробоя имеются оба элемента.In the second embodiment of the arrester design (Fig. 2), an additional element (insert) passes through the
Разрядники наполнены инертным газом. Измерение динамического напряжения пробоя проводилось при крутизне нарастания напряжения 1кВ/мкс.Arresters are filled with inert gas. The measurement of the dynamic breakdown voltage was carried out with a steepness of the voltage rise of 1 kV / μs.
Проведенные сравнительные испытания с различными инициаторами пробоя дали следующие результаты.The conducted comparative tests with various breakdown initiators yielded the following results.
1. Динамическое напряжение пробоя в разрядниках с полупроводниковыми инициаторами, выполненными на основе карбида кремния, включенными в обратном направлении (обратно смещенные) с R·С=0,5 мкс составляло 60-80% динамического напряжения пробоя разрядников, инициаторами которых являлись микрозазоры.1. The dynamic breakdown voltage in the arresters with semiconductor initiators made on the basis of silicon carbide, switched in the opposite direction (reverse biased) with R · C = 0.5 μs amounted to 60-80% of the dynamic breakdown voltage of the arresters, the initiators of which were microgaps.
2. Динамическое напряжение пробоя в разрядниках с инициаторами, выполненными в виде диспергированных пленок (окись олова), последовательно включенными с дополнительной индуктивностью и сопротивлением, составляло 70% динамического напряжения пробоя разрядников, инициаторами которых являлись микрозазоры.2. The dynamic breakdown voltage in the arresters with initiators made in the form of dispersed films (tin oxide), connected in series with additional inductance and resistance, accounted for 70% of the dynamic breakdown voltage of the arresters, the initiators of which were microgaps.
3. Динамическое напряжение пробоя в разрядниках с инициаторами, выполненными в виде структур металл - диэлектрик - металл, последовательно включенных с дополнительной емкостью и сопротивлением, составляло 65-80% динамического напряжения пробоя разрядников, инициаторами которых являлись микрозазоры.3. The dynamic breakdown voltage in arresters with initiators made in the form of metal - dielectric - metal structures, connected in series with additional capacitance and resistance, comprised 65-80% of the dynamic breakdown voltage of arresters, the initiators of which were microgaps.
Полученные результаты объясняются тем, что при выполнении вышеназванных условий появляется возможность получить на инициаторе рабочее напряжение (напряжение, при котором начинается эмиссия с инициатора) раньше, чем будет достигнуто статическое напряжение пробоя разрядника, т. е. раньше получить в разрядном промежутке фотоны или заряженные частицы, что облегчает пробой разрядного промежутка.The obtained results are explained by the fact that, when the above conditions are met, it becomes possible to obtain the operating voltage on the initiator (the voltage at which emission starts from the initiator) earlier than the static breakdown voltage of the spark gap is reached, i.e., earlier to obtain photons or charged particles in the discharge gap , which facilitates the breakdown of the discharge gap.
Использование данного технического решения позволяет улучшить динамические характеристики разрядников на 20-30% по сравнению с разрядниками, выпускаемыми промышленностью. Это позволяет повысить надежность защищаемой аппаратуры.The use of this technical solution allows to improve the dynamic characteristics of arresters by 20-30% compared with arresters manufactured by the industry. This allows you to increase the reliability of the protected equipment.
1. Патент России №2084062 с приоритетом от 28.06.94. Разрядник // В.Ф.Анисимов, А.С.Арефьев, Ю.В.Киселев.1. Patent of Russia No. 2084062 with priority from 06/28/94. Discharger // V.F. Anisimov, A.S. Arefiev, Yu.V. Kiselev.
2. А. с. СССР №1135405 H 01 T 1/20 1983г. Защитный разрядник // Киселев, Ю.В., Тухас В.А., Яшкова В.М.2. A. p. USSR No. 1135405 H 01
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116738/09A RU2227951C2 (en) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Discharger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116738/09A RU2227951C2 (en) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Discharger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001116738A RU2001116738A (en) | 2004-01-27 |
RU2227951C2 true RU2227951C2 (en) | 2004-04-27 |
Family
ID=32464838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001116738/09A RU2227951C2 (en) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Discharger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2227951C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006130036A1 (en) * | 2005-06-02 | 2006-12-07 | Viktor Dmitrievich Bochkov | Controllable gas-discharge device |
RU2608825C2 (en) * | 2015-06-17 | 2017-01-25 | Виктор Дмитриевич Бочков | Spark discharger |
RU197338U1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-04-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | SMALL LOW VOLTAGE CONTROLLED VACUUM DISCHARGE |
RU2719630C1 (en) * | 2019-11-01 | 2020-04-21 | Владислав Борисович Наседкин | Switching device |
RU198751U1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-07-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | CONTROLLED VACUUM PROTECTION ARRESTER |
-
2001
- 2001-06-15 RU RU2001116738/09A patent/RU2227951C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006130036A1 (en) * | 2005-06-02 | 2006-12-07 | Viktor Dmitrievich Bochkov | Controllable gas-discharge device |
RU2608825C2 (en) * | 2015-06-17 | 2017-01-25 | Виктор Дмитриевич Бочков | Spark discharger |
RU2719630C1 (en) * | 2019-11-01 | 2020-04-21 | Владислав Борисович Наседкин | Switching device |
RU197338U1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-04-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | SMALL LOW VOLTAGE CONTROLLED VACUUM DISCHARGE |
RU198751U1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-07-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | CONTROLLED VACUUM PROTECTION ARRESTER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2001116738A (en) | 2004-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7817395B2 (en) | Overvoltage protection element and ignition element for an overvoltage protection element | |
JP5200100B2 (en) | Devices and modules for protection against lightning strikes and overvoltages | |
US4104693A (en) | Gas filled surge arrester | |
CN104769792B (en) | arc ignition circuit | |
US4491893A (en) | Gas filled surge arrester | |
US4035693A (en) | Surge voltage arrester with spark gaps and voltage-dependent resistors | |
GB2345390A (en) | Compact varistor and spark gap surge arrester | |
RU2292615C2 (en) | Device for protection from voltage surge | |
RU2227951C2 (en) | Discharger | |
US3312868A (en) | Electrical surge arrester | |
US3538382A (en) | Triggered vacuum gap overvoltage protective device | |
CA1124317A (en) | Surge arrester with improved impulse ratio | |
JPH056797B2 (en) | ||
RU2006124516A (en) | VOLTAGE PROTECTION DEVICE | |
US2370082A (en) | Electric discharge device | |
KR101000484B1 (en) | Discharge element with discharge-control electrode and the control apparatus thereof | |
GB2179214A (en) | Surge voltage protection arrangement | |
US3091721A (en) | Lightning arrester and gap unit with capacitive grading | |
JP2562045B2 (en) | Surge absorber | |
CN213401856U (en) | Multiple spark gap with stacked arrangement of multiple contact elements for contacting and triggering | |
US4020398A (en) | Voltage surge protector | |
US4939418A (en) | Gas mixture for triggerable spark gaps | |
JPS60124381A (en) | Lightning tube | |
KR100257585B1 (en) | Surge absorber | |
US11894662B2 (en) | Device for discharging over voltages and its use |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030616 |