RU2577532C1 - Multichannel rail discharger - Google Patents
Multichannel rail discharger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577532C1 RU2577532C1 RU2014136509/07A RU2014136509A RU2577532C1 RU 2577532 C1 RU2577532 C1 RU 2577532C1 RU 2014136509/07 A RU2014136509/07 A RU 2014136509/07A RU 2014136509 A RU2014136509 A RU 2014136509A RU 2577532 C1 RU2577532 C1 RU 2577532C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- arrester
- electrodes
- discharger
- multichannel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высоковольтной сильноточной импульсной технике, а именно к сильноточным коммутирующим газонаполненным рельсовым разрядникам.The invention relates to high-voltage high-current pulse technology, and in particular to high-current switching gas-filled rail-gap arresters.
Известен многоканальный рельсовый разрядник, описанный в работе W.A. Ress и др. «Capacitor and rail-gap development for the atlas mashine marx modules», представленной на 10-й международной конференции, проходившей в New Mexico, USA, в июле 1995 года, стр. 522-527, содержащий герметичную диэлектрическую камеру, размещенные в ней основные электроды полуцилиндрической формы и установленный между ними управляющий электрод с заостренной кромкой.Known multi-channel rail arrester described in the work of W.A. Ress et al. "Capacitor and rail-gap development for the atlas mashine marx modules", presented at the 10th international conference held in New Mexico, USA, in July 1995, pages 522-527, containing a sealed dielectric chamber, the main electrodes of the semi-cylindrical shape located in it and the control electrode installed between them with a pointed edge.
Недостатком данного разрядника является то, что герметичная диэлектрическая разрядная камера выполнена в сечении прямоугольной формы из двух частей, соединенных шпильками, и управляющий электрод в виде сплошной металлической пластины вызывают трудности формирования многоканального разряда и ухудшают управляемость в процессе эксплуатации устройства.The disadvantage of this arrester is that the sealed dielectric discharge chamber is made in a rectangular cross-section of two parts connected by studs, and the control electrode in the form of a solid metal plate causes difficulties in the formation of a multi-channel discharge and worsens controllability during operation of the device.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является многоканальный рельсовый разрядник, описанный в патенте РФ №2247453 под названием «Многоканальный рельсовый разрядник», опубликованный 27.02.2005 года, МПК Н01Т 2/02, Н01Т 4/10, содержащий герметичный диэлектрический корпус, выполненный в виде единой в поперечном сечении конструкции, с установленными в ней параллельно друг другу основными электродами и установленным между ними поджигающим электродом с наконечником конусной формы.The closest and selected as a prototype is a multi-channel rail arrester described in RF patent No. 2247453 under the name "Multi-channel rail arrester", published on 02.27.2005, IPC Н01Т 2/02, Н01Т 4/10, containing a sealed dielectric housing made in in the form of a single structure in the cross section, with the main electrodes installed in it parallel to each other and the ignition electrode installed between them with a cone-shaped tip.
Недостатками данного технического решения являются: ограничение зарядного напряжения величиной 100 кВ и однополярная зарядка, наличие внешних электродов, сложность изготовления и наличие внешнего замкнутого стеклопластикового бандажа.The disadvantages of this technical solution are: the limitation of the charging voltage of 100 kV and unipolar charging, the presence of external electrodes, the complexity of manufacturing and the presence of an external closed fiberglass band.
Задачей изобретения является создание многоканального рельсового разрядника низкоиндуктивного управляемого разрядника с двуполярной зарядкой.The objective of the invention is to provide a multi-channel rail arrester of a low-inductance controlled arrester with bipolar charging.
Технический результат заключается в том, что удалось снизить потери в колебательном контуре емкостного накопителя на активном сопротивлении разрядника и повысить ударное напряжение накопителя за счет повышения зарядного напряжения.The technical result consists in the fact that it was possible to reduce the losses in the oscillatory circuit of the capacitive storage device at the active resistance of the spark gap and to increase the shock voltage of the storage device by increasing the charging voltage.
Это достигается тем, что многоканальный рельсовый разрядник, содержащий герметичный диэлектрический корпус, выполненный в виде единой в поперечном сечении конструкции, с установленными в ней параллельно друг другу основными электродами и установленным между ними поджигающим электродом с наконечником конусной формы, согласно изобретению, снабжен не менее чем тремя поджигающими электродами, установленными по оси, перпендикулярной к осям основных электродов, и выполненными изолированными друг относительно друга, при этом к центральному поджигающему электроду подсоединен штуцер газового наполнения разрядника, к каждому основному электроду подключена зарядная электрическая цепь положительной и отрицательной полярности, а к поджигающим электродам подключена запускающая электрическая цепь.This is achieved by the fact that a multichannel rail arrester containing a sealed dielectric casing, made in the form of a single cross-sectional structure, with main electrodes installed in it parallel to each other and installed between them an ignition electrode with a conical tip, according to the invention, is equipped with at least three firing electrodes mounted on an axis perpendicular to the axes of the main electrodes and made insulated relative to each other, while to the central at the ignition electrode, a gas filling nozzle of the spark gap is connected, a charging electric circuit of positive and negative polarity is connected to each main electrode, and a trigger electric circuit is connected to the ignition electrodes.
Кроме того, центральный поджигающий электрод выполнен с впускным отверстием.In addition, the central ignition electrode is made with an inlet.
Кроме того, запускающая электрическая цепь подключена в масляной изоляции.In addition, the starting electrical circuit is connected in oil insulation.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention features that distinguish it from the prototype, allows us to consider it appropriate to the condition of "novelty."
Новые признаки (многоканальный рельсовый разрядник снабжен не менее чем тремя поджигающими электродами, установленными по оси, перпендикулярной к осям основных электродов, и выполненными изолированными друг относительно друга, при этом к центральному поджигающему электроду подсоединен штуцер газового наполнения разрядника, к каждому основному электроду подключена зарядная электрическая цепь положительной и отрицательной полярности, а к поджигающим электродам подключена запускающая электрическая цепь) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features (a multi-channel rail arrester is equipped with at least three ignition electrodes installed along an axis perpendicular to the axes of the main electrodes and made insulated relative to each other, while a gas filling of the arrester is connected to the central ignition electrode, and a charging electric is connected to each main electrode a chain of positive and negative polarity, and a starting electric circuit is connected to the ignition electrodes) are not identified in technical specifications eniyah similar purpose. On this basis, we can conclude that the claimed invention meets the condition of "inventive step".
Изобретение проиллюстрировано на следующих чертежах.The invention is illustrated in the following drawings.
На фиг. 1 представлена конструкция многоканального рельсового разрядника;In FIG. 1 shows the design of a multi-channel rail arrester;
На фиг. 2 приведено положение поджигающих электродов;In FIG. 2 shows the position of the ignition electrodes;
На фиг. 3 приведен поперечный разрез конструкции многоканального рельсового разрядника;In FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure of a multi-channel rail arrester;
На фиг. 4 приведена электрическая принципиальная схема генератора импульсов напряжения (ГИН) с двумя коммутирующими разрядниками;In FIG. 4 shows an electrical schematic diagram of a voltage pulse generator (GIN) with two switching arrester;
На фиг. 5 приведена зависимость напряжения самопробоя от давления газа.In FIG. Figure 5 shows the dependence of the self-breakdown voltage on the gas pressure.
На чертежах введены следующие обозначения:The following notation is introduced in the drawings:
1 - корпус разрядника,1 - arrester housing,
2 - основной электрод,2 - the main electrode,
3 - фторопластовая диэлектрическая втулка,3 - fluoroplastic dielectric sleeve,
4 - поджигающий электрод,4 - ignition electrode,
5 - кольцо крепления торцевого фланца,5 - ring fastening the front flange,
6 - шпилька,6 - hairpin,
7 - торцевой фланец,7 - end flange,
8 - штуцер газового наполнения,8 - gas filling fitting,
9 - шина крепления электрического кабеля,9 - bus mounting electric cable,
10 - защитная полусфера,10 - protective hemisphere,
С - конденсатор ИК-200-0,1,C - capacitor IR-200-0.1,
FV - коммутирующий рельсовый разрядник,FV - switching rail arrester,
L1- индуктивность ГИН до узла нагрузки,L1 - GIN inductance to the load node,
Rнагр - сопротивление нагрузки.Rnag - load resistance.
Многоканальный рельсовый разрядник состоит из герметичного диэлектрического корпуса 1 (фиг. 1), на который через фторопластовые диэлектрические втулки 3 крепятся два основных электрода 2. Под углом 90 градусов к основным электродам 2 по одной оси крепятся три поджигающих электрода 4 с наконечником конусной формы. На торцах разрядника через специальные кольца 5 с помощью шпилек 6 крепятся торцевые фланцы 7. К центральному поджигающему электроду 4 крепится штуцер газового наполнения 8 (фиг. 2 и фиг. 3), а в теле центрального поджигающего электрода 4 выполнено впускное отверстие для напуска рабочего газа в полость разрядника до определенного давления, например, 0,6 МПа. На каждом электроде 2 и 4 устанавливается защитная полусфера 10 и шина крепления электрического кабеля 9.A multi-channel rail arrester consists of a sealed dielectric casing 1 (Fig. 1), on which two
Работа осуществляется следующим образом. Разрядник с двуполярной зарядкой работает по принципу искажения электрического поля. Работа разрядника осуществляется следующим образом: в момент зарядки емкостей С (фиг. 4), соединенных с основными электродами 2, конусный наконечник поджигающего электрода 4 находится вдоль нулевой эквипотенциали электрического поля и не вносит никого искажения в распределение электрического поля внутри многоканального рельсового разрядника, при подаче поджигающего импульса на торце поджигающего электрода 4 возникает сильное искажение электрического поля и увеличение напряженности, что приводит к появлению стримеров и пробою разрядного промежутка между основными электродами 2 и замыканию колебательного контура через индуктивность L1 и сопротивление нагрузки Rнагр.The work is as follows. The bipolar charging arrester operates on the principle of distortion of the electric field. The spark gap operates as follows: at the moment of charging capacitors C (Fig. 4) connected to the
Пример конкретного выполненияConcrete example
Основной разрядный промежуток образован двумя протяженными основными электродами 2, выполненными из металла, например латуни, и может варьироваться в диапазоне от 21 мм до 29 мм с помощью фторопластовых диэлектрических втулок 3 и резиновых уплотнений разной толщины. После установки основных электродов 2 проводится проверка зазора между ними по всей длине с помощью специального шаблона. Три конусных поджигающих электрода 4 из нержавеющей стали устанавливаются на фторопластовые диэлектрические втулки 3 через резиновые уплотнения разной толщины. Расстояние от кромки поджигающего электрода 4 до центральной оси разрядника может варьироваться от 15 до 18 мм в зависимости от режима работы.The main discharge gap is formed by two extended
В качестве рабочих газов может быть использован аргон, элегаз, углекислота или их смеси при давлении от 0,2 до 0,6 МПа с предварительным вакуумированием и испытанием на герметичность давлением 0,1 МПа сжатого воздуха в течение 24 часов.As working gases, argon, SF6 gas, carbon dioxide or mixtures thereof can be used at a pressure of 0.2 to 0.6 MPa with preliminary evacuation and a tightness test with a pressure of 0.1 MPa of compressed air for 24 hours.
Изобретение реализовано и испытано на предприятии. Испытания восьми экспериментальных образцов предлагаемого изобретения показали достаточную механическую (статическую и динамическую) прочность конструкции многоканального рельсового разрядника. Средний ресурс работы многоканального рельсового разрядника до профилактики составляет порядка 100 импульсов. В настоящее время ресурсные испытания продолжаются. Данное изобретение позволило создать конструкцию многоканального рельсового разрядника (индуктивно-емкостного накопителя энергии) для ускорителя мегаамперного класса - РАПИД-2, с ударным напряжением первичного накопителя до 800 кВ и напряжением на диодной нагрузке 1 MB в целях создания мощного источника сверхжесткого рентгеновского излучения (СЖР). На фиг. 5 показана типичная зависимость напряжения самопробоя от давления газа и зона управляемости (заштрихованная область).The invention is implemented and tested at the enterprise. Tests of eight experimental samples of the present invention showed sufficient mechanical (static and dynamic) structural strength of a multi-channel rail arrester. The average life of a multi-channel rail arrester before prevention is about 100 pulses. Life tests are ongoing. This invention allowed to create the design of a multi-channel rail arrester (inductive capacitive energy storage) for the megaampere class accelerator - RAPID-2, with a primary drive shock voltage of up to 800 kV and a diode load of 1 MB in order to create a powerful source of superhard x-ray radiation (SJR) . In FIG. Figure 5 shows a typical dependence of the self-breakdown voltage on the gas pressure and the controllability zone (shaded area).
Заявляемое устройство, многоканальный рельсовый разрядник, позволило создать конструкцию емкостного накопителя энергии с двуполярной зарядкой, снизить потери в колебательном контуре емкостного накопителя на активном сопротивлении разрядника и повысить ударное напряжение накопителя до 800 кВ. Кроме того, данная конструкция многоканального рельсового разрядника позволяет создать генератор импульсов напряжения (ГИН) с двуполярной зарядкой и ударным напряжением до 800 кВ, выдерживающего статическое напряжение 400 кВ в масляной изоляции.The inventive device, a multi-channel rail arrester, allowed to create a design of a capacitive energy storage device with bipolar charging, to reduce losses in the oscillatory circuit of a capacitive storage device at the active resistance of the spark gap, and to increase the shock voltage of the storage device up to 800 kV. In addition, this multichannel rail arrester design allows you to create a voltage pulse generator (GIN) with bipolar charging and shock voltage up to 800 kV, withstanding a static voltage of 400 kV in oil insulation.
Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность осуществления устройства и способность обеспечения достижения усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».For the claimed invention, in the form described in the claims, the possibility of implementing the device and the ability to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result is confirmed. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014136509/07A RU2577532C1 (en) | 2014-09-08 | 2014-09-08 | Multichannel rail discharger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014136509/07A RU2577532C1 (en) | 2014-09-08 | 2014-09-08 | Multichannel rail discharger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2577532C1 true RU2577532C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55647869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014136509/07A RU2577532C1 (en) | 2014-09-08 | 2014-09-08 | Multichannel rail discharger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2577532C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE955531C (en) * | 1954-01-16 | 1957-01-03 | Licentia Gmbh | Polarity independent controlled spark gap with auxiliary ignition |
SU641569A1 (en) * | 1976-06-16 | 1979-01-05 | Предприятие П/Я В-6681 | Multichannel discharger |
RU2247453C1 (en) * | 2003-06-24 | 2005-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Ефремова | Multichannel rail discharge switch |
-
2014
- 2014-09-08 RU RU2014136509/07A patent/RU2577532C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE955531C (en) * | 1954-01-16 | 1957-01-03 | Licentia Gmbh | Polarity independent controlled spark gap with auxiliary ignition |
SU641569A1 (en) * | 1976-06-16 | 1979-01-05 | Предприятие П/Я В-6681 | Multichannel discharger |
RU2247453C1 (en) * | 2003-06-24 | 2005-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Ефремова | Multichannel rail discharge switch |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2006118870A3 (en) | Pulsed dielectric barrier discharge | |
CN108736318B (en) | Preionization trigger rod and gas switch adopting same | |
RU2199167C1 (en) | Gas-filled discharger | |
RU2577532C1 (en) | Multichannel rail discharger | |
CN109672358B (en) | Nanosecond leading edge bipolar high-voltage pulse generation device | |
US3207947A (en) | Triggered spark gap | |
RU2302053C1 (en) | Controllable spark-gap | |
US10533405B2 (en) | Seismic wave generating tool, such as a spark gap of an electric arc generation device | |
CN109787589B (en) | Nanosecond composite shock wave generating device based on vacuum closed environment | |
CN109617447B (en) | Nanosecond rise time strong pulse current generating device based on gas closed environment | |
RU2013129588A (en) | PLASMA SOURCE OF PASSING RADIATION | |
RU2646845C2 (en) | Device for forming pulse of high-current electron accelerator | |
RU2247453C1 (en) | Multichannel rail discharge switch | |
RU2398328C2 (en) | Gas ionisation method | |
RU203340U1 (en) | Controlled gas-filled arrester | |
CN204885077U (en) | Controllable type discharge tube of discharge frequency | |
RU2406278C1 (en) | Coaxial magneto plasma accelerator | |
RU2453956C1 (en) | Method of electrodes shapes selection for high voltage charge neutralisers | |
RU2529879C1 (en) | Cathode plasma flux stabiliser | |
RU107646U1 (en) | CONTROLLED PLASMA DISCHARGE | |
RU75783U1 (en) | HIGH VOLTAGE CAPACITOR WITH BUILT-IN CONTROLLED SWITCH | |
CN108183392B (en) | Pre-ionization triggered field distortion type high-pressure gas switch | |
RU2559022C1 (en) | Pulse ionic accelerator | |
RU2327265C1 (en) | Switching device | |
WO1998026480A1 (en) | Controlled vacuum discharger |