RU2726140C1

RU2726140C1 - Gas-discharge current interrupter with a sectoral hole in the screen and a circular hole in the grid asymmetrically arranged relative to the central axis

Info

Publication number: RU2726140C1
Application number: RU2019144211A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Верещагин; Сергей Александрович Круглов; Андрей Александрович Сережин; Сергей Германович Шатилов; Кирилл Дмитриевич Агальцов
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-07-09

Abstract

FIELD: pulse engineering.SUBSTANCE: invention relates to gas-discharge pulse equipment, in particular, to low-pressure gas discharge switches of thyratron type. Gas-discharge switching device contains an anode, a cathode and a grid assembly consisting of a grid and screening electrodes. Circular electrode has round-shaped hole, in shielding electrode has hole in form of truncated sector with rounded edges, wherein the holes are concentric, the center of which is shifted relative to the main axis. Edges of holes of grid and screening electrodes are rounded. Thickness of electrodes is increased. Area of the hole in the screening electrode is 5 times larger than the area of the hole in the mesh electrode.EFFECT: high stabilization of the current breakage process, shorter shutdown time, high maximum interrupted current.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к газоразрядной импульсной технике, в частности к газоразрядным коммутаторам тока низкого давления тиратронного типа. Оно может применяться в качестве коммутатора в генераторах высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии с целью повышения стабилизации процесса обрыва тока, уменьшения времени выключения, увеличения максимального обрываемого тока.The invention relates to a gas discharge pulse technique, in particular to gas discharge switches of a low pressure thyratron type. It can be used as a switch in high-voltage pulse generators with an inductive energy storage in order to increase the stabilization of the current interruption process, reduce the shutdown time, and increase the maximum breaking current.

Известен газоразрядный прибор с инверсным расположением отверстий в сеточном узле, содержащий анод, катод, сеточный узел, состоящий из сеточного электрода (далее сетка) 2 и экрана 1 (Фиг. 1). Сетка имеет одно отверстие, расположенное по оси симметрии прибора, со стороны анода. Центры отверстий в экране сеточного узла расположены на концентричных окружностях. Отверстия, принадлежащие к разным окружностям, радиально смещены друг относительно друга. Совокупная площадь отверстий экрана превышает площадь сеточного отверстия. Минимальная площадь сечения разрядного канала прилегает к отверстию в сетке [1].Known gas-discharge device with an inverse arrangement of holes in the grid site, containing the anode, cathode, grid site, consisting of a grid electrode (hereinafter grid) 2 and screen 1 (Fig. 1). The grid has one hole located on the axis of symmetry of the device, from the side of the anode. The centers of the holes in the screen of the mesh unit are located on concentric circles. Holes belonging to different circles are radially offset from each other. The total area of the screen openings exceeds the area of the mesh hole. The minimum cross-sectional area of the discharge channel is adjacent to the hole in the grid [1].

Недостатками применения описанного прибора в режиме обрыва тока являются высокий разогрев прибора, наличие временной нестабильности момента обрыва тока.The disadvantages of using the described device in the current interruption mode are the high heating of the device, the presence of temporary instability of the current interruption moment.

Работа подобных приборов в схеме генератора высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии в большей степени определяется конструкцией сеточного узла. Улучшение рабочих параметров прибора достигается за счет введения в конструкцию прибора нового сеточного узла.The operation of such devices in the circuit of a high-voltage pulse generator with an inductive energy storage unit is largely determined by the design of the grid unit. Improving the operating parameters of the device is achieved by introducing a new grid unit into the design of the device.

Чертеж сеточного узла показан на Фиг. 2. Как и в предыдущем случае сеточный узел содержит сеточный электрод 2 (далее сетка) и экранирующий электрод 1, которые при подаче напряжения находятся под одним потенциалом. В сеточном электроде выполнено отверстие круглой формы, в экранирующем электроде выполнено отверстие в форме усеченного сектора со скругленными краями, при этом отверстия являются концентрическими, центр которых смещен относительно главной оси. Краевые кромки отверстий сеточного и экранирующего электродов скруглены. Толщина электродов увеличена. Площадь отверстия в экранирующем электроде в 5 раз превышает площадь отверстия в сеточном электроде. Площадь отверстия в сеточном электроде описываемого прибора равна площади отверстия сетки прибора с инверсным расположением отверстий. Площадь отверстия экранирующего электрода сеточного узла данного прибора в 1,5 раза превышает площадь отверстий экрана сеточного узла прибора с инверсным расположением отверстий.A drawing of the grid assembly is shown in FIG. 2. As in the previous case, the grid unit contains a grid electrode 2 (hereinafter referred to as the grid) and a shielding electrode 1, which, when voltage is applied, are at the same potential. A circular hole is made in the grid electrode, a hole in the form of a truncated sector with rounded edges is made in the shield electrode, the holes being concentric, the center of which is offset from the main axis. The edge edges of the holes of the grid and shielding electrodes are rounded. The thickness of the electrodes is increased. The area of the hole in the shield electrode is 5 times the area of the hole in the grid electrode. The area of the hole in the grid electrode of the described device is equal to the area of the hole of the grid of the device with an inverse location of the holes. The hole area of the screening electrode of the mesh node of this device is 1.5 times the area of the holes of the screen of the mesh node of the device with an inverse hole arrangement.

Благодаря применению в новом приборе подобной конструкции сеточного узла обеспечивается ряд преимуществ по сравнению с прибором с инверсным расположением отверстий в сеточном узле. В данной конструкции экранирующий электрод позволяет сохранить электропрочность прерывателя на достаточном уровне, необходимом для нормальной работы прибора [2]. Поскольку в обоих электродах сеточного узла выполнено по одному отверстию, в результате этого исключаются искажения в процессе формирования дуги и препятствия газонатеканию в область отверстия в сеточном электроде, что обеспечивает непрерывное горение дуги разряда, при этом существенно снижается временная нестабильность. Обрыв тока в данной конструкции локализован в области отверстия сеточного электрода. Это способствует снижению времени выключения [3]. Утолщение стенок и увеличение расстояния между электродами сеточного узла способствует снижению его разогрева [4]. Скругление краев отверстий позволяет уменьшить их разогрев, и увеличить пороговое напряжение возникновения процесса автоэлектронной эмиссии при воздействии высоких импульсных напряжений. Данные особенности конструкции повышают стабильность генерации импульсов.Due to the use of a similar design of the grid unit in the new device, a number of advantages are provided compared to a device with an inverse arrangement of holes in the grid unit. In this design, the shielding electrode allows you to maintain the electrical strength of the chopper at a sufficient level necessary for the normal operation of the device [2]. Since there is one hole in both electrodes of the grid unit, distortions during the formation of the arc and obstacles to gas leakage into the region of the hole in the grid electrode are excluded, which ensures continuous burning of the discharge arc, while the temporary instability is significantly reduced. The current break in this design is localized in the region of the opening of the grid electrode. This helps to reduce off time [3]. The thickening of the walls and the increase in the distance between the electrodes of the grid unit helps to reduce its heating [4]. The rounding of the edges of the holes allows to reduce their heating, and to increase the threshold voltage of occurrence of the field emission process when exposed to high pulse voltages. These design features increase the stability of pulse generation.

Список литературыList of references

1. Патент №171094 МПК H01J 17/121. Patent No. 171094 IPC H01J 17/12

2. Фогельсон Т.Б., Бреусова Л.Н., Вагин Л.Н. Импульсные водородные тиратроны. М: Сов. радио. 19742. Vogelson T.B., Breusova L.N., Vagin L.N. Pulse hydrogen thyratrons. M: Owls radio. 1974

3. Верещагин Н.М., Круглов С.А. Генератор высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии и тиратроном // ПТЭ. 2002. №2.3. Vereshchagin N.M., Kruglov S.A. High-voltage pulse generator with inductive energy storage and thyratron // PTE. 2002. No2.

4. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: Учеб. руководство для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1992. 536 с.4. Riser Yu.P. Physics of gas discharge: Textbook. guidance for universities. Ed. 2nd, rev. and add. M .: Science. Ch. ed. Phys.-Math. lit. 1992.536 s.

Claims

A gas-discharge switching device comprising an anode, a cathode, a grid unit, consisting of a grid and a shielding electrode, characterized in that a hole is made in the grid electrode of a round shape, a hole in the shape of a truncated sector with rounded edges is made in the shield electrode, while the holes are concentric, the center of which is offset from the main axis, and the area of the hole in the shielding electrode is five times the area of the hole in the grid electrode.