RU2746052C1 - Method for forming a current pulse in the load of the inductive electromagnetic energy storage - Google Patents
Method for forming a current pulse in the load of the inductive electromagnetic energy storage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746052C1 RU2746052C1 RU2020126760A RU2020126760A RU2746052C1 RU 2746052 C1 RU2746052 C1 RU 2746052C1 RU 2020126760 A RU2020126760 A RU 2020126760A RU 2020126760 A RU2020126760 A RU 2020126760A RU 2746052 C1 RU2746052 C1 RU 2746052C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- breakdown
- load
- dielectric
- inductive storage
- circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
- H01J25/10—Klystrons, i.e. tubes having two or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the stream is modulated mainly by velocity in the zone of the input resonator
Abstract
Description
Изобретение относится к сильноточной коммутационной технике и может быть использовано для формирования в нагрузках индуктивных накопителей электромагнитной энергии импульсов тока с субмикросекундным фронтом нарастания.The invention relates to high-current switching equipment and can be used to generate current pulses with a submicrosecond rise front in loads of inductive storage devices of electromagnetic energy.
Известными аналогами заявляемого технического решения являются способы формирования импульса тока в нагрузках индуктивных накопителей электромагнитной энергии, принцип действия которых основан на разрыве контура накопителя и подключении накопителя к нагрузке (изначально накопитель отделен от нее), которое осуществляют прежде, чем завершится процесс разрыва контура (см., например, [1], [2] - с. 164-170; [3] - с. 44-46, с. 322-327). Разрыв контура осуществляют с помощью открывающих ключей, в частности, взрывного или электровзрывного типа (см. там же в [1-3]). Подключение нагрузки к накопителю производят с помощью различного вида замыкающих ключей или разрядников: газовых, вакуумных, твердотельных, жидкостных и пр. ([3] - с. 195-253).Known analogues of the proposed technical solution are methods of generating a current pulse in loads of inductive storage devices of electromagnetic energy, the principle of which is based on breaking the storage circuit and connecting the storage to the load (initially the storage is separated from it), which is carried out before the process of breaking the circuit is completed (see. , for example, [1], [2] - pp. 164-170; [3] - pp. 44-46, pp. 322-327). The circuit is broken with the help of opening keys, in particular, of the explosive or electric explosive type (see ibid. In [1-3]). The load is connected to the storage device using various types of closing keys or dischargers: gas, vacuum, solid-state, liquid, etc. ([3] - pp. 195-253).
Например, известен сходный с заявляемым по технической сущности способ формирования импульса тока в нагрузке индуктивного накопителя электромагнитной энергии [4-5], заключающийся в разрыве его контура и подключении накопителя к нагрузке прежде, чем завершится процесс разрыва контура, с помощью замыкающего ключа с твердой диэлектрической изоляцией коммутационного промежутка.For example, a method of forming a current pulse in the load of an inductive storage device of electromagnetic energy [4-5], which is similar to the one claimed in technical essence, is known, which consists in breaking its circuit and connecting the storage device to the load before the process of breaking the circuit is completed using a closing key with a solid dielectric insulation of the switching gap.
Указанный способ в [4-5] реализуют с помощью устройства, в котором в качестве индуктивного накопителя применяется компрессионный контур дискового взрывомагнитного генератора (ДВМГ), а для разрыва контура используется открывающий ключ - фольговый электровзрывной размыкатель тока, шунтирующий ДВМГ и устанавливаемый в передающую линию, соединяющую ДВМГ с нагрузкой. Взрывной ключ замыкания, встраивают в разрыв передающей линии между открывающим ключом и нагрузкой.The specified method in [4-5] is implemented using a device in which a compression circuit of a disk explosive magnetic generator (DVMG) is used as an inductive storage, and an opening key is used to break the circuit - a foil electric explosive current breaker, shunting the DVMG and installed in the transmission line, connecting the DVMG with the load. The explosive closing key is built into the break of the transmission line between the opening key and the load.
Способ реализуют следующим образом. Запускают процесс магнитной кумуляции в компрессионном контуре ДВМГ. По его завершении электромагнитная энергия накапливается в компрессионном контуре. Затем замыкают взрывной ключ, приводя в движение его подвижную часть, которая разрушает диэлектрическую изоляцию и соединяет компрессионный контур с нагрузкой. Далее под воздействием возросшего в процессе магнитной кумуляции тока происходит электровзрыв проводника фольгового размыкателя. В результате энергия из компрессионного контура выводится в нагрузку.The method is implemented as follows. The process of magnetic cumulation is started in the compression circuit of the DVMG. Upon completion, electromagnetic energy is accumulated in the compression circuit. Then the explosive key is closed, setting in motion its movable part, which destroys the dielectric insulation and connects the compression circuit to the load. Further, under the influence of the current increased in the process of magnetic cumulation, an electric explosion of the conductor of the foil breaker occurs. As a result, the energy from the compression circuit is transferred to the load.
Недостатком описанного способа является отсутствие физической автосинхронизации моментов срабатывания открывающего и замыкающего ключей, поскольку процесс электровзрыва проводника и подрыва заряда взрывчатого вещества - разнородные невзаимосвязанные явления. Другими недостатками являются относительно низкое быстродействие и большой разброс момента срабатывания замыкающего ключа, сопоставимый по величине с продолжительностью процесса электровзрыва или превышающий его (продолжительность электровзрыва для аналога примерно совпадает с характерным временем нарастания тока в индуктивной нагрузке и составляет минимально 1 мкс (см. [4-5], [6] - с. 27, [7] - с. 40). Сравнительно низкое быстродействие и большой разброс по времени - следствие относительно невысокой скорости, достигаемой подвижной частью замыкающего ключа под воздействием энергии взрыва, которая не превышает одного - нескольких миллиметров в микросекунду (скорость детонации современных взрывчатых веществ -1…8 мм/мкс, соответственно скорость приводимых в движение под ее воздействием физических тел в несколько раз ниже вследствие инерционности масс). Таким образом, при миллиметровой пространственной асинхронности замыкания ключа временной разброс может достигать 0,5 мкс. К нему еще следует добавить разброс системы инициирования заряда, который в общем случае определяется свойствами запускающей аппаратуры и характеристиками капсюлей-детонаторов и может составлять от одной десятой до нескольких микросекунд. Все это приводит к необходимости осуществлять подключение индуктивного накопителя к нагрузке до момента электровзрыва проводника с гарантированным временным упреждением, учитывающим возможное отклонение момента электровзрыва от расчетного значения и указанный разброс момента срабатывания замыкающего ключа. В результате минимальное время нарастания тока в нагрузке, определяющее передаваемую импульсную мощность, ограничивается полным временем срабатывания открывающего ключа, которое в [4-5] включает процессы на]рева и электровзрыва проводника и относительно велико.The disadvantage of the described method is the lack of physical auto-synchronization of the moments of actuation of the opening and closing keys, since the process of electric explosion of a conductor and detonation of an explosive charge are heterogeneous non-interconnected phenomena. Other disadvantages are a relatively low speed and a large spread of the closing key actuation moment, comparable in magnitude with the duration of the electric explosion process or exceeding it (the duration of an electric explosion for an analogue approximately coincides with the characteristic rise time of the current in an inductive load and is at least 1 μs (see [4- 5], [6] - p. 27, [7] - p. 40) The relatively low speed and wide spread in time are a consequence of the relatively low speed achieved by the moving part of the closing switch under the influence of the explosion energy, which does not exceed one or several millimeters per microsecond (the detonation speed of modern explosives is -1 ... 8 mm / μs, respectively, the speed of the physical bodies set in motion under its influence is several times lower due to the inertia of the masses.) Thus, with a millimeter spatial asynchrony of the key closure, the time spread can reach 0 , 5 μs. There is still a trace to it It can add the spread of the charge initiation system, which in the general case is determined by the properties of the triggering equipment and the characteristics of the detonator caps and can range from one tenth to several microseconds. All this leads to the need to connect the inductive storage to the load until the moment of the electric explosion of the conductor with a guaranteed time lead, taking into account the possible deviation of the moment of the electric explosion from the calculated value and the specified spread of the moment of operation of the closing key. As a result, the minimum rise time of the current in the load, which determines the transmitted pulse power, is limited by the total response time of the opening key, which in [4-5] includes the processes of roar and electric explosion of the conductor and is relatively large.
Известен другой способ формирования импульса тока в нагрузке индуктивного накопителя электромагнитной энергии [8], который является наиболее близким к заявляемому и принят в качестве прототипа.There is another method of generating a current pulse in the load of an inductive storage device of electromagnetic energy [8], which is the closest to the claimed one and is adopted as a prototype.
Способ заключается в разрыве контура индуктивного накопителя и замыкании накопителя на нагрузку с помощью разрядника с межэлектродной изоляцией из конденсированного диэлектрика, пробиваемой под действием импульса электрического напряжения, генерируемого при разрыве контура индуктивного накопителя. Разрядник выполняет ту же функцию, что и замыкающий ключ в аналоге. Материал межэлектродной изоляции - лавсан. При этом толщину межэлектродной изоляции разрядника выбирают таким образом, чтобы ее пробой происходил при напряжении соответствующем моменту начала процесса электровзрыва проводника (т.е. в момент, когда удельная тепловая энергия достигнет уровня испарения материала).The method consists in breaking the circuit of the inductive storage and closing the storage to the load using a spark gap with interelectrode insulation made of condensed dielectric, pierced by an electric voltage pulse generated when the circuit of the inductive storage is broken. The arrester performs the same function as the closing switch in the analogue. Interelectrode insulation material - lavsan. In this case, the thickness of the interelectrode insulation of the spark gap is chosen in such a way that its breakdown occurs at a voltage corresponding to the moment of the beginning of the process of electric explosion of the conductor (i.e., at the moment when the specific thermal energy reaches the level of evaporation of the material).
Способ реализуют в [8] с помощью устройства, в котором в качестве источника для запитки индуктивного накопителя применяется спиральный взрывомагнитный генератор (СВМГ), снабженный взрывным размыкателем тока. Контур индуктивного накопителя состоит из открывающего ключа, разрывающего этот контур, и указанного источника энергии. Открывающий ключ - электровзрывной, выполнен из медной фольги толщиной 17-20 мкм. Нагрузка подключается к открывающему ключу с помощью передающей линии через разрядник.The method is implemented in [8] using a device in which a spiral explosive magnetic generator (SVMG) equipped with an explosive current breaker is used as a source for powering an inductive storage device. The inductive storage circuit consists of an opening key that breaks this circuit and the specified energy source. The opening key is an electroexplosive one, made of copper foil with a thickness of 17-20 microns. The load is connected to the opening key using a transmission line through an arrester.
Воспроизводится способ в [8] следующим образом. Запускают процесс магнитной кумуляции в компрессионном контуре СВМГ. По его завершении инициируют взрывной размыкатель тока, который разрывает контур СВМГ и создает на открывающем ключе импульс тока 2-3 МА с фронтом нарастания 1.2-1.4 мкс. Начинается процесс нагрева фольги открывающего ключа под действием тока, сопровождаемый ростом ее сопротивления, вследствие чего на разряднике генерируется нарастающий импульс напряжения. Когда напряжение достигает величины, характерной для завершающей стадии нагрева проводника, переходящей в стадию его электровзрыва, происходит пробой межэлектродной изоляции разрядника. В результате индуктивный накопитель замыкается на нагрузку (которая в данном конкретном случае была индуктивной и составляла 10 нГн). Затем происходит электровзрыв проводника и в нагрузке формируются импульсы напряжения и тока с укороченным фронтом, обусловленным обрезанием разрядником его относительно длинного (-1 мкс) начального участка, соответствующего изменяющемуся на стадии нагрева проводника сопротивлению. Из представленных в [8] данных следует, что фронт нарастания напряжения в нагрузке составлял 0.1-0.2 мкс, а фронт нарастания тока, определяемый шириной импульса напряжения (производной тока) по его основанию, находился в диапазоне 0.2-0.4 мкс для проведенной серии экспериментов.The method in [8] is reproduced as follows. The process of magnetic cumulation is started in the compression circuit of the SVMG. Upon its completion, an explosive current breaker is initiated, which breaks the GVMG circuit and creates a 2-3 MA current pulse on the opening switch with a rise time of 1.2-1.4 μs. The process of heating the foil of the opening key under the action of the current begins, accompanied by an increase in its resistance, as a result of which an increasing voltage pulse is generated on the spark gap. When the voltage reaches a value characteristic of the final stage of heating of the conductor, which passes into the stage of its electric explosion, a breakdown of the interelectrode insulation of the spark gap occurs. As a result, the inductive storage is closed to the load (which in this particular case was inductive and amounted to 10 nH). Then, an electric explosion of the conductor occurs and voltage and current pulses with a shortened front are formed in the load, due to the cutoff by the spark gap of its relatively long (-1 μs) initial section corresponding to the resistance changing during the heating stage of the conductor. From the data presented in [8], it follows that the voltage rise front in the load was 0.1-0.2 μs, and the current rise front, determined by the voltage pulse width (current derivative) along its base, was in the range of 0.2-0.4 μs for the series of experiments performed.
Из изложенного следует, что в прототипе устранен первый недостаток аналога, поскольку коммутация разрядника (замыкающего ключа) происходит в самосогласованном режиме с процессом срабатывания открывающего ключа (с началом электровзрыва) и не требует какого-либо внешнего управления. За счет этого удается избежать необходимости упреждающего подключения индуктивного накопителя к нагрузке.It follows from the foregoing that the prototype eliminates the first disadvantage of the analogue, since the switching of the spark gap (closing key) occurs in a self-consistent mode with the opening key actuation process (with the onset of an electric explosion) and does not require any external control. This avoids the need to proactively connect the inductive storage to the load.
Второй и третий недостатки аналога, связанные с относительно низким быстродействием замыкающего ключа и большим разбросом момента его срабатывания, устранены лишь частично.The second and third disadvantages of the analogue, associated with the relatively low speed of the closing key and the large spread of the moment of its operation, are only partially eliminated.
Действительно, процесс пробоя твердого диэлектрика (в данном случае - лавсана) импульсом напряжения можно разделить на две стадии: стадию потери диэлектриком электрической прочности и стадию разрушения ([9] - с. 128-130). Стадия потери диэлектриком электрической прочности - это стадия формирования разряда, в процессе которой образуется канал пробоя, продвигающийся от одного электрода к другому. Эта стадия завершается в момент замыкания электродов. Скорость развития канала в твердых диэлектриках изменяется в широком диапазоне 1-2000 мм/мкс ([9] - с. 130-131, [10-12]). Она зависит от направления движения канала (от катода к аноду или наоборот), материала диэлектрика и напряженности электрического поля (межэлектродной разности потенциалов) и может быть существенно выше скорости механического перемещения взрывного замыкающего ключа. В этом состоит преимущество прототипа перед аналогом по быстродействию.Indeed, the process of breakdown of a solid dielectric (in this case, lavsan) by a voltage pulse can be divided into two stages: the stage of loss of dielectric strength by the dielectric and the stage of destruction ([9] - pp. 128-130). The stage of dielectric loss of dielectric strength is the stage of discharge formation, during which a breakdown channel is formed, moving from one electrode to another. This stage ends when the electrodes are closed. The rate of development of the channel in solid dielectrics varies in a wide range of 1–2000 mm / μs ([9] - pp. 130-131, [10-12]). It depends on the direction of movement of the channel (from the cathode to the anode or vice versa), the material of the dielectric and the strength of the electric field (interelectrode potential difference) and can be significantly higher than the speed of mechanical movement of the explosive closing switch. This is the advantage of the prototype over its counterpart in terms of speed.
Однако быстродействие разрядника определяется не только скоростью замыкания электродов, но также скоростью и глубиной падения его сопротивления. Недостатком прототипа является то, что он не способен обеспечить быстрое падение сопротивления канала пробоя при относительно высоких уровнях пробивного напряжения, поскольку с ростом напряжения нелинейно возрастает толщина изоляции, требуемая для его удержания, и, как следствие, снижается мощность энерговыделения, приходящаяся на единицу длины канала пробоя. Это в свою очередь приводит к снижению темпов расширения канала пробоя и нарастания его проводимости.However, the speed of the spark gap is determined not only by the speed of closing the electrodes, but also by the speed and depth of the fall of its resistance. The disadvantage of the prototype is that it is not able to provide a rapid drop in the resistance of the breakdown channel at relatively high levels of breakdown voltage, since with increasing voltage, the insulation thickness required to hold it increases nonlinearly, and, as a consequence, the power release per unit length of the channel decreases. breakdown. This, in turn, leads to a decrease in the rate of expansion of the breakdown channel and an increase in its conductivity.
Известно, что высокое быстродействие разрядников с твердым диэлектриком при высоковольтной коммутации достигается при создании значительных (в 1.2-1.5 раза и более) перенапряжений на изоляторе (см. [3] - с. 243, [13] - с. 159), для чего за время формирования разряда в диэлектрике напряжение должно вырасти до уровня, существенно превышающего пробивное напряжение межэлектродной изоляции. Последнее позволяет значительно увеличить мнгновенную мощность энерговыделения, а значит и скорость падения сопротивления разрядника. Однако в прототипе такой режим коммутации не реализован.It is known that high-speed performance of arresters with a solid dielectric during high-voltage switching is achieved when creating significant (1.2-1.5 times or more) overvoltages on the insulator (see [3] - p. 243, [13] - p. 159), for which during the formation of the discharge in the dielectric, the voltage should rise to a level significantly exceeding the breakdown voltage of the interelectrode insulation. The latter makes it possible to significantly increase the instantaneous power of the energy release, and hence the rate of fall of the arrester resistance. However, such a switching mode is not implemented in the prototype.
Как указывалось выше, в прототипе пробой изоляции разрядника осуществляют в момент начала электровзрыва проводника, т.е. при относительно невысоком уровне напряжения и, соответственно, тонкой межэлектродной изоляции. Поэтому минимальное время нарастания тока в нагрузке, определяющее передаваемую в нее импульсную мощность, ограничивается в прототипе длительностью процесса электровзрыва, что также является его недостатком.As mentioned above, in the prototype, the breakdown of the spark gap insulation is carried out at the moment of the beginning of the electrical explosion of the conductor, i.e. at a relatively low voltage level and, accordingly, thin interelectrode insulation. Therefore, the minimum rise time of the current in the load, which determines the impulse power transmitted to it, is limited in the prototype by the duration of the electric explosion process, which is also its disadvantage.
В силу самосогласованности срабатывания разрядника с электровзрывом проводника открывающего ключа и большего быстродействия разрядника по сравнению с взрывным ключом замыкания временной разброс момента коммутации индуктивного накопителя на нагрузку по отношению к моменту срабатывания открывающего ключа у прототипа меньше, чем у аналога. Однако он все еще остается существенным и может приводить к нестабильности коммутации. Причина в том, что при пробое промышленных диэлектриков имеет место двукратный и более разброс пробивного напряжения ([9] - с. 168). Происходит это из-за наличия в промышленных образцах материалов микродефектов, неоднородностей и посторонних микровключений, влияющих на их электропрочность. Указанная нестабильность режима коммутации разрядника по уровню пробивного напряжения может приводить к его преждевременному или запаздывающему пробою, что, в свою очередь, ведет к нестабильности фронта нарастания тока в нагрузке и препятствует возможности осуществления многоканальной комутации, рекомендованной, например, в [1] для работы с мулътимегаамперными токами.Due to the self-consistency of the spark gap actuation with the electric explosion of the conductor of the opening key and the higher speed of the spark gap in comparison with the explosive closure key, the temporal spread of the switching moment of the inductive storage to the load in relation to the moment of the opening key actuation in the prototype is less than in the analogue. However, it is still significant and can lead to switching instability. The reason is that during the breakdown of industrial dielectrics there is a twofold or more spread in the breakdown voltage ([9] - p. 168). This is due to the presence of microdefects, inhomogeneities and extraneous microinclusions in industrial samples of materials, which affect their electrical strength. The specified instability of the switching mode of the spark gap in terms of the breakdown voltage can lead to its premature or delayed breakdown, which, in turn, leads to instability of the current rise front in the load and prevents the possibility of multichannel switching recommended, for example, in [1] for working with multi-megampere currents.
Заявляемое изобретение решает задачу повышения пиковой мощности формируемого в нагрузке импульса тока и повышения стабильности коммутации.The claimed invention solves the problem of increasing the peak power generated in the load current pulse and increasing the stability of switching.
Техническим результатом заявляемого изобретения является сокращение фронта нарастания тока, переключаемого из индуктивного накопителя электромагнитной энергии в нагрузку. Дополнительно обеспечивается снижение разброса пробивного напряжения изоляции разрядника.The technical result of the claimed invention is to reduce the front of the current rise, which is switched from the inductive storage of electromagnetic energy to the load. Additionally, the spread of the breakdown voltage of the spark gap insulation is reduced.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным способом формирования импульса тока в нагрузке индуктивного накопителя электромагнитной энергии, заключающемся в разрыве контура индуктивного накопителя и замыкании накопителя на нагрузку с помощью разрядника с межэлектродной изоляцией из конденсированного диэлектрика, пробиваемой под действием импульса электрического напряжения, генерируемого при разрыве контура индуктивного накопителя, в заявляемом способе пробой осуществляют в режиме локализованного усиления напряженности электрического поля в прикатодной зоне диэлектрика, и создают задержку пробоя на фоне броска межэлектродной разности потенциалов при разрыве контура индуктивного накопителя. (Под задержкой пробоя в данном случае понимается интервал времени от момента достижения напряжением пробивного уровня, т.е. уровня, когда начинает формироваться канал пробоя, до момента замыкания электродов.)The specified technical result is achieved by the fact that, in comparison with the known method of generating a current pulse in the load of an inductive storage device of electromagnetic energy, which consists in breaking the circuit of the inductive storage device and closing the storage device to the load using a spark gap with interelectrode insulation made of a condensed dielectric, pierced by an electric voltage pulse, generated upon rupture of the inductive storage circuit, in the inventive method, the breakdown is carried out in the mode of localized amplification of the electric field strength in the near-cathode zone of the dielectric, and a breakdown delay is created against the background of a throw of the interelectrode potential difference when the inductive storage circuit is broken. (In this case, the breakdown delay is understood as the time interval from the moment the voltage reaches the breakdown level, i.e., the level when the breakdown channel begins to form, until the moment the electrodes are closed.)
В качестве конденсированного диэлектрика могут использоваться твердые неполярные диэлектрики - полиэтилен или полистирол, а также жидкие диэлектрики - электроизоляционные масла, либо дистиллированная вода высокой степени очистки.Solid non-polar dielectrics - polyethylene or polystyrene, as well as liquid dielectrics - electrical insulating oils, or highly purified distilled water can be used as a condensed dielectric.
В случае использования жидкого диэлектрика он может быть предварительно подвергнут ультразвуковой обработке.In the case of using a liquid dielectric, it can be preliminarily subjected to ultrasonic treatment.
Из результатов экспериментальных исследований пробоя в твердых диэлектриках известно (см. [9] - с. 128-137), что при создании мест локализованного усиления напряженности электрического поля в прикатодной зоне диэлектрика (например, путем выполнения катода в виде одного или ряда игольчатых электродов, внедренных в диэлектрик) пробой формируется в виде канала, продвигающегося от указанных мест локализации в направлении от катода к аноду. Развитие канала начинается с момента достижения напряжением пробивного уровня (в импульсном режиме приложения напряжения этот уровень может быть ниже уровня статического пробивного напряжения - см. [14] - с. 74, 77-78, 82-83). При этом скорость продвижения канала существенно ниже (иногда на порядок и более: см. [9] - с. 130-132), чем в случае, когда указанное локальное усиление электрического поля отсутствует, как в прототипе, а пробой развивается от анода к катоду катоду (при отсутствии специальных мер инициирования пробоя с катода это - преимущественное направление разряда). Причина падения скорости состоит в том, что прикатодное локализированное усиление электрического поля препятствует формированию электронных лавин (механизм ударной ионизации), прокладывающих канал пробоя (см. [9] - с. 119-127, 132). Поэтому возникает большая по длительности задержка пробоя относительно момента достижения пробивного напряжения. Воникновение задержки объясняется также на основании теоретических представлений, на которые указывается, например, в работе [15]. В соответствии с ними скорость развития разряда с катода не может превышать скорости звука, что находит экспериментальное подтверждение. Для распространенных технических диэлектриков скорость звука относительно невелика (например, для полиэтилена - 2.48 мм/мке [16] - с. 148).It is known from the results of experimental studies of breakdown in solid dielectrics (see [9] - pp. 128-137) that when creating places of localized amplification of the electric field strength in the near-cathode zone of a dielectric (for example, by making the cathode in the form of one or a number of needle electrodes, embedded in the dielectric), the breakdown is formed in the form of a channel moving from the indicated localization points in the direction from the cathode to the anode. The development of the channel begins from the moment the voltage reaches the breakdown level (in the pulsed mode of voltage application, this level can be lower than the level of the static breakdown voltage - see [14] - pp. 74, 77-78, 82-83). In this case, the speed of channel advancement is significantly lower (sometimes by an order of magnitude or more: see [9] - pp. 130-132) than in the case when the specified local amplification of the electric field is absent, as in the prototype, and the breakdown develops from the anode to the cathode cathode (in the absence of special measures for initiating breakdown from the cathode, this is the preferred direction of the discharge). The reason for the drop in velocity is that the near-cathode localized enhancement of the electric field prevents the formation of electron avalanches (impact ionization mechanism), laying the breakdown channel (see [9] - pp. 119-127, 132). Therefore, a long breakdown delay occurs relative to the moment the breakdown voltage is reached. The appearance of the delay is also explained on the basis of theoretical concepts, which are indicated, for example, in [15]. In accordance with them, the rate of development of the discharge from the cathode cannot exceed the speed of sound, which finds experimental confirmation. For common technical dielectrics, the speed of sound is relatively low (for example, for polyethylene - 2.48 mm / mke [16] - p. 148).
Известно также, что значительная задержка пробоя имеет место в ряде жидких диэлектриков - например, в случае насыщенных жидких углеводородов (см. [9] - с. 206). При этом, как и в твердых диэлектриках, меньшая скорость развития канала пробоя наблюдается в случае локализованного прикатодного усиления напряженности электрического поля (например, по данным, приведенным в [9] - с. 229-230, эта скорость для трансформаторного масла может уменьшаться в 1.3-3 раза в зависимости от режима разряда).It is also known that a significant breakdown delay occurs in a number of liquid dielectrics — for example, in the case of saturated liquid hydrocarbons (see [9] - p. 206). In this case, as in solid dielectrics, a lower rate of development of the breakdown channel is observed in the case of a localized near-cathode increase in the electric field strength (for example, according to the data given in [9] - pp. 229-230, this rate for transformer oil can decrease by 1.3 -3 times depending on the discharge mode).
Кроме того, в случае прикатодной локализации усиления поля обеспечивается 
Поскольку наибольшая электропрочность диэлектриков обеспечивается в однородном электрическом поле, области локализованного усиления электрического поля не следует выносить на значительное расстояние от катода, располагая их в прикатодной зоне. Это уменьшит степень искажения электрического поля в основном объеме межэлектродного пространства и сохранит относительно высокий уровень пробивного напряжения. При этом конкретное расстояние определяется в каждом случае спецификой решаемой задачи и необязательно должно быть много меньше толщины изоляции.Since the highest electrical strength of dielectrics is provided in a uniform electric field, the regions of localized amplification of the electric field should not be removed at a considerable distance from the cathode, placing them in the near-cathode zone. This will reduce the degree of distortion of the electric field in the main volume of the interelectrode space and maintain a relatively high level of breakdown voltage. In this case, the specific distance is determined in each case by the specifics of the problem being solved and does not necessarily have to be much less than the thickness of the insulation.
Задержку пробоя создают таким образом, чтобы она происходила на фоне броска межэлектродной разности потенциалов, генерируемого при разрыве контура индуктивного накопителя. Это обеспечивает рост межэлектродного напряжения за время задержки в отличие от прототипа. Для этого материал (который влияет на скорость развития каната пробоя) и толщину изоляции разрядника, а также режим разрыва контура (режим работы открывающего ключа, с помощью которого этот разрыв осуществляют) подбирают таким образом, чтобы за время развития пробоя напряжение US, генерируемое при разрыве контура, превысило пробивное Ur на возможно большее значение. Достаточный уровень превышения подбирается, исходя из требований к скорости переключения тока в нагрузку для каждой конкретной цели реализации способа.The breakdown delay is created in such a way that it occurs against the background of a surge in the interelectrode potential difference generated when the circuit of the inductive storage is broken. This provides an increase in the interelectrode voltage during the delay, in contrast to the prototype. For this, the material (which affects the rate of development of the breakdown rope) and the thickness of the spark gap insulation, as well as the circuit break mode (the operating mode of the opening key, with which this break is made), are selected in such a way that during the breakdown development the voltage U S generated at breaking the contour, exceeded the breakdown U r by the greatest possible value. A sufficient level of excess is selected based on the requirements for the speed of switching the current into the load for each specific purpose of implementing the method.
В общем случае момент начала пробоя tr, задержка пробоя τ и толщина изоляции h должны удовлетворять условиям:In the general case, the instant of onset of breakdown t r , breakdown delay τ and insulation thickness h must satisfy the following conditions:
где Ur(h) - зависимость пробивного напряжения от h; Ucom - требуемое напряжение коммутации разрядника, лежащее выше уровня, от которого происходит бросок напряжения, но не превышающее максимального напряжения, генерируемого при разрыве контура индуктивного накопителя; ν(t) - зависимость продольной скорости приращения длины канала пробоя от времени t.where U r (h) is the dependence of the breakdown voltage on h; U com is the required switching voltage of the spark gap, which lies above the level from which the voltage surge occurs, but does not exceed the maximum voltage generated when the circuit of the inductive storage is broken; ν (t) is the dependence of the longitudinal rate of increment of the breakdown channel length on time t.
Первое и третье уравнения в приведенной выше системе уравнений выражают очевидные условия баланса потенциалов на электродах разрядника, второе - описывает развитие канала пробоя.The first and third equations in the above system of equations express the obvious conditions for the balance of potentials at the spark gap electrodes, the second describes the development of the breakdown channel.
При этом приращение напряжения на разряднике над уровнем пробивного определяется равенством:In this case, the voltage increment on the spark gap above the breakdown level is determined by the equality:
Следует отметить, что, из-за непрерывного нарастания межэлектродного напряжения в течение времени развития канала с катода и сокращения расстояния между головной частью канала и анодом, возможен старт встречного разряда с анода, когда напряженность электрического поля вблизи него превысит уровнь электропрочности диэлектрика. Поэтому в общем случае под ν(t) следует понимать скорость, которая складывается из встречных скоростей развития каналов пробоя с катода и анода разрядника:It should be noted that, due to the continuous increase in the interelectrode voltage during the development of the channel from the cathode and the reduction in the distance between the head of the channel and the anode, a counter discharge from the anode can start when the electric field strength near it exceeds the dielectric strength level. Therefore, in the general case, ν (t) should be understood as the speed that is the sum of the opposite rates of development of the breakdown channels from the cathode and the anode of the spark gap:
причем ν a (t)=0 на начальной стадии развития пробоя (при t<t a , где t a - момент старта разряда с анода). На практике νc(t) и ν a (t) можно заменить усредненными значениями скоростей, полученными из эксперимента.moreover, ν a (t) = 0 at the initial stage of breakdown development (at t <t a , where t a is the instant of the start of the discharge from the anode). In practice, ν c (t) and ν a (t) can be replaced by averaged values of the velocities obtained from the experiment.
Возникающее перенапряжение приводит к повышению мощности энерговыделения в пробивном канале, к интенсификации разрушающего воздействия пробоя на диэлектрик, к расширению канала и повышению температуры образующейся в нем плазмы. Следствием этого является быстрый рост проводимости канала и падение его сопротивления, Действительно, сопротивление в первом приближении можно считать обратно пропорциональным сечению и проводимости канала и связать последнюю с температурой плазмы с помощью формулы [17]:The resulting overvoltage leads to an increase in the power release in the breakdown channel, to the intensification of the destructive effect of the breakdown on the dielectric, to the expansion of the channel and an increase in the temperature of the plasma formed in it. The consequence of this is a rapid increase in the channel conductivity and a drop in its resistance. Indeed, the resistance in the first approximation can be considered inversely proportional to the channel cross section and conductivity and relate the latter to the plasma temperature using the formula [17]:
(здесь σ - проводимость, Т - электронная температура, InΛ - кулоновский логарифм).(here σ is the conductivity, T is the electron temperature, InΛ is the Coulomb logarithm).
Кроме того, ускоренному и глубокому падению сопротивления способствует наличие локального усиления электрического поля в прикатодной области разрядника, снижающего потенциальный барьер для выхода электронов из катода. В случае жидкого диэлектрика потенциальный барьер дополнительно снижается за счет влияния на работу выхода электронов перехода металл-жидкость ([9] - с. 204-205).In addition, the accelerated and deep drop in resistance is facilitated by the presence of a local amplification of the electric field in the cathode region of the spark gap, which lowers the potential barrier for electrons to escape from the cathode. In the case of a liquid dielectric, the potential barrier is further reduced due to the influence of the metal-liquid transition on the work function of electrons ([9] - pp. 204-205).
Быстрое падение сопротивления приводит к сокращению фронта нарастания тока в нагрузке, длительность которого уже не ограничивается снизу длительностью процесса разрыва контура индуктивного накопителя. Причем в предельном случае мгновенного срабатывания разрядника кривая нарастания тока, а, значит, и минимальная длительность фронта, будут определяться соотношением (см. [2] - с. 165):A rapid drop in resistance leads to a reduction in the front of the current rise in the load, the duration of which is no longer limited from below by the duration of the process of breaking the circuit of the inductive storage. Moreover, in the limiting case of instantaneous operation of the spark gap, the current rise curve, and, therefore, the minimum rise time, will be determined by the ratio (see [2] - p. 165):
где IW(t) - зависимость тока в нагрузке от времени; Ii, RSm - ток в индуктивном накопителе и сопротивление открывающего ключа в момент срабатывания разрядника; Li и LW - индуктивности накопителя и нагрузки. Нетрудно, например, убедиться, что это соотношение показывает принципиальную возможность за счет соответствующего подбора параметров получать в нагрузках индуктивностью ~ 10 нГн фронт нарастания тока ~ 100 нс.where I W (t) is the dependence of the current in the load on time; I i , R Sm - the current in the inductive storage and the resistance of the opening key at the moment the spark gap is triggered; L i and L W - storage and load inductances. It is easy, for example, to make sure that this ratio shows the fundamental possibility, due to the appropriate selection of parameters, to obtain a current rise front of ~ 100 ns in loads with an inductance of ~ 10 nH.
Помимо этого, наличие мест локализованного усиления напряженности электрического поля в прикатодной зоне диэлектрика подавляет, как более сильный фактор, влияние на пробой случайных неоднородностей, микровключений и загрязнений в материале твердого или жидкого изолятора. В соответствии с экспериментальными данными, на которые указывается, например, в [3] (с. 244), введение искусственных концентраторов напряженности электрического поля позволяет снизить разброс пробивного напряжения до 2-6% и тем самым повысить стабильность процесса коммутации индуктивного накопителя на нагрузку, обеспечивая устойчивое проявление эффекта сокращения длительности фронта нарастания тока в нагрузке.In addition, the presence of localized enhancement of the electric field strength in the near-cathode zone of the dielectric suppresses, as a stronger factor, the influence on the breakdown of random inhomogeneities, microinclusions and contaminants in the material of a solid or liquid insulator. In accordance with the experimental data, which is indicated, for example, in [3] (p. 244), the introduction of artificial concentrators of the electric field strength makes it possible to reduce the spread of the breakdown voltage to 2-6% and thereby increase the stability of the process of switching the inductive storage to the load, providing a stable manifestation of the effect of reducing the duration of the front of the current rise in the load.
В качестве твердой изоляции межэлектродного промежутка разрядников применяют полимерные полярные и неполярные диэлектрики. В прототипе изоляция выполнена из лавсана, являющегося полярным диэлектриком. Известно, что полярные диэлектрики обладают высокой электропрочностью в относительно однородных электрических полях (например, формируемых электродами типа шар - плоскость, см. [18]). Однако при наличии неоднородностей (типа игла - плоскость) большую электропрочность обеспечивают некоторые неполярные диэлектрики, в частности, полиэтилен и полистирол (см. там же [18]). Поэтому их использование является наиболее оптимальным для заявляемого способа (в то же время применение полярных диэлектриков предпочтительнее для прототипа в отсутствии локализованного усиления электрического поля).Polymer polar and non-polar dielectrics are used as solid insulation of the interelectrode gap of the spark gap. In the prototype, the insulation is made of lavsan, which is a polar dielectric. It is known that polar dielectrics have high electrical strength in relatively uniform electric fields (for example, those formed by sphere – plane electrodes, see [18]). However, in the presence of inhomogeneities (of the needle – plane type), some nonpolar dielectrics, in particular, polyethylene and polystyrene, provide greater electrical strength (see ibid. [18]). Therefore, their use is the most optimal for the proposed method (at the same time, the use of polar dielectrics is preferable for the prototype in the absence of localized amplification of the electric field).
В случае использования жидких диэлектриков целесообразно применять электроизоляционные масла на углеводородной основе (например, трансформаторное масло), а также дистиллированную воду, поскольку они обладают относительно высокой электропрочностью и доступностью. Причем применение жидких диэлектриков высокой степени очистки обеспечивает повышение электропрочности в 5-6 раз по сравнению с промышленными техническими образцами жидкостей (см. [9] - с. 202). Дополнительного повышения электропрочности жидких диэлектриков можно добиться путем их обработки ультразвуком (см. [9] - с. 234). Повышенная электропрочность изоляции позволяет увеличить напряженность предпробивных электрических полей и тем самым повысить мощность энерговыделения, глубину и скорость падения сопротивления при пробое разрядника. Кроме того, в обоих случаях, как за счет высокой степени очистки, так и при ультразвуковой обработке, достигается более высокая однородность среды, что снижает разброс пробивного напряжения и, как следствие, повышает стабильность коммутации.In the case of using liquid dielectrics, it is advisable to use hydrocarbon-based electrical insulating oils (for example, transformer oil), as well as distilled water, since they have a relatively high electrical strength and availability. Moreover, the use of liquid dielectrics of a high degree of purification provides an increase in electrical strength by 5-6 times in comparison with industrial technical samples of liquids (see [9] - p. 202). An additional increase in the electrical strength of liquid dielectrics can be achieved by treating them with ultrasound (see [9] - p. 234). The increased electrical strength of the insulation makes it possible to increase the intensity of the pre-breakdown electric fields and thereby increase the power of energy release, the depth and speed of the resistance drop during the breakdown of the spark gap. In addition, in both cases, both due to a high degree of purification and ultrasonic treatment, a higher homogeneity of the medium is achieved, which reduces the spread of breakdown voltage and, as a result, increases the stability of switching.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранить недостатки прототипа за счет изменения режима коммутации индуктивного накопителя.Thus, the proposed method eliminates the disadvantages of the prototype by changing the switching mode of the inductive storage.
Отметим, что применение локализованного усиления электрического поля для коммутации твердотельных разрядников является известным приемом (см., например, [3] - с. 243-245). Его используют для повышения скорости замыкания электродов и организации многоканального пробоя за счет снижения разброса пробивного уровня напряжения. При этом для запуска разрядников используют генераторы высоковольтных импульсов напряжения с фронтом нарастания на уровне 100 наносекунд и менее, т.к. только при таком коротком фронте появляются заметные перенапряжения на фоне незначительной задержки пробоя (см., например, [9] - с. 176), а наибольшая эффективность в повышении быстродействия обеспечивается при использовании прианодной локализации электрических перенапряжений (поскольку скорость развития канала пробоя повышается на порядок). Однако в заявляемом техническом решении важна вовсе не скорость замыкания электродов (ее как раз следует снизить для создания задержки), а скорость и глубина падения сопротивления после того, как электроды будут замкнуты. Причем известные сильноточные открывающие ключи индуктивных накопителей не позволяют получать столь короткую (~ 100 нс) длительность фронта импульса напряжения. Поэтому добиться высокой скорости переключения тока в нагрузку можно только за счет совокупного использования открывающего ключа и разрядника, работающего в заявляемом режиме с задержкой пробоя.Note that the use of localized amplification of the electric field for switching solid-state spark gaps is a well-known technique (see, for example, [3] - pp. 243-245). It is used to increase the speed of closing the electrodes and organize a multichannel breakdown by reducing the spread of the breakdown voltage level. In this case, generators of high-voltage voltage pulses with a rise front at the level of 100 nanoseconds or less are used to start the arresters. only with such a short front do noticeable overvoltages appear against the background of a slight breakdown delay (see, for example, [9] - p. 176), and the greatest efficiency in increasing the speed of response is provided when using anode localization of electrical overvoltages (since the rate of development of the breakdown channel increases by an order of magnitude ). However, in the claimed technical solution, it is not the speed of closing the electrodes that is important at all (it should just be reduced to create a delay), but the speed and depth of the resistance drop after the electrodes are closed. Moreover, the known high-current opening switches of inductive storage devices do not allow obtaining such a short (~ 100 ns) voltage pulse front duration. Therefore, it is possible to achieve a high speed of switching the current into the load only through the combined use of an opening key and a spark gap operating in the claimed mode with a breakdown delay.
Пример реализации заявляемого способа формирования импульса тока в нагрузке индуктивного накопителя электромагнитной энергии проиллюстрирован на фиг. 1.An example of the implementation of the proposed method for generating a current pulse in the load of an inductive storage of electromagnetic energy is illustrated in Fig. one.
Индуктивный накопитель энергии Li запитывают от источника тока Q. В качестве источника тока могут использоваться, например, конденсаторные батареи или взрыво-магнитные (магнитокумулятивные) генераторы. По окончании запитки электрический контур индуктивного накопителя разрывают с помощью взрывного или электровзрывного открывающего ключа (размыкателя тока) RS(t). При срабатывании открывающего ключа RS(t) генерируется импульс напряжения, прикладываемый между электродами 1 и 2 разрядника G с изоляцией 3 из конденсированного диэлектрика (в случае, если в начальном состоянии в нагрузке ZW имеется разрыв, его шунтируют с помощью дополнительного сопротивления RE). Происходит пробой разрядника и замыкание индуктивного накопителя на нагрузку.The inductive energy storage L i is powered from the current source Q. The current source can be, for example, capacitor banks or explosive magnetic (magneto-cumulative) generators. At the end of the power supply, the electrical circuit of the inductive storage device is broken using an explosive or electroexplosive opening key (current breaker) R S (t). When the opening key R S (t) is triggered, a voltage pulse is generated, applied between
Пробой разрядника осуществляют в режиме локализованного усиления напряженности электрического поля в прикатодной зоне диэлектрика 3. В данном случае прикатодная зона локализованного усиления поля возникает вблизи острых концов дополнительных игольчатых электродов 4, внедренных в диэлектрик 3 и закрепленных на электроде 2, который является катодом разрядника. Для твердого диэлектрика наличие локализованного прикатодного усиления электрического поля препятствует развитию электронных лавин, формирующих каналы пробоя в диэлектрике. Это приводит к снижению скорости ν продвижения каналов от катода 2 к аноду 1 и к задержке пробоя на время τ относительно момента достижения пробивного напряжения. Задержка пробоя, как указывалось ранее, имеет место и в жидких диэлектриках. Однако ее физические механизмы более разнообразны (см. [9] - с 202-238). За время задержки межэлектродная разность потенциалов возрастает по сравнению с уровнем пробивного напряжения Ur на величину ΔUS=<dUS/dt>⋅τ, где <dUS/dt> - средняя скорость изменения напряжения US(t), генерируемого открывающим ключом, за время задержки. В результате к моменту замыкания электродов разрядника напряжение достигает величины UG=Ur+ΔUS, т.е. возникает перенапряжение на изоляции разрядника, что увеличивает глубину и скорость последующего падения сопротивления канала пробоя и тем самым сокращает время переключения тока в нагрузку. Кроме того, наличие игольчатых электродов устраняет влияние на пробой случайных факторов, связанных с искажениями электрического поля на неоднородностях диэлектрика, чем улучшает стабильность коммутации.The breakdown of the spark gap is carried out in the mode of localized amplification of the electric field strength in the near-cathode zone of the dielectric 3. In this case, the near-cathode zone of the localized amplification of the field occurs near the sharp ends of
Отметим, что чем больше уровень перенапряжений, тем выше вероятность многоканального пробоя в случае, если игольчатых электродов 4 установлено несколько. При относительно невысоких перенапряжениях пробой будет носить одноканальный характер. Кроме того, в соответствии с [3] - с. 244 - для возникновения многоканального пробоя небходимо, чтобы скорость нарастания напряжения удовлетворяла эмпирическому условию dUS/dt≥1 МВ/мкс.Note that the higher the overvoltage level, the higher the probability of multichannel breakdown in the event that
Проведена экспериментальная проверка заявляемого способа. Схема эксперимента представлена на фиг. 2. В качестве источника тока для запитки индуктивного накопителя Li электромагнитной энергией использовалась конденсаторная батарея емкостью С=492 мкФ, заряжаемая до напряжения 43 кВ. Накопитель имел индуктивность Li = 100 нГн. Открывающий ключ представлял собой электровзрывной размыкатель тока 5, выполненный из медной фольги длиной 60 см, шириной 32 см и толщиной 15 мкм по аналогии с известным техническим решением, представленным в [19]. Межэлектродная диэлектрическая изоляция 3 разрядника G была выполнена из полиэтилена. Катод 2 разрядника имел игольчатый электрод 4, внедряемый в изоляцию 3 с регулируемым зазором относительно анода I, который был установлен равным 0.7 мм. Индуктивность нагрузки LW составляла 10 нГн.An experimental check of the proposed method was carried out. The experimental setup is shown in Fig. 2. A capacitor bank with a capacity of C = 492 μF, charged to a voltage of 43 kV, was used as a current source for powering the inductive storage L i with electromagnetic energy. The drive had an inductance L i = 100 nH. The opening key was an electroexplosive
В результате разряда конденсаторной батареи в индуктивный накопитель вводился ток, нарастающий за 3.1 мкс до 1.23 МА, который затем переключался в нагрузку в процессе электровзрыва фольги открывающего ключа и последующего пробоя разрядника. Реализованный режим коммутации позволил осуществить пробой разрядника при значительном перенапряжении на его изоляции: UG=137 кВ = (2-3.5)⋅Ur (разброс в оценке обусловлен существенным варьированием характеристик технического полиэтилена). Полученные экспериментальные кривые переключения тока из индуктивного накопителя в нагрузку и импульса напряжения на нагрузке представлены на фиг. 3 и 4, соответственно. Фронт нарастания импульса напряжения составил 10-13 нс (фиг. 4), фронт нарастания импульса тока до уровня 0.8 МА - примерно 100 нс (фиг. 3).As a result of the discharge of the capacitor bank, a current was introduced into the inductive storage, which increased in 3.1 μs to 1.23 MA, which was then switched to the load during the electric explosion of the foil of the opening key and subsequent breakdown of the spark gap. The implemented switching mode made it possible to breakdown the spark gap with a significant overvoltage on its insulation: U G = 137 kV = (2-3.5) ⋅U r (the scatter in the assessment is due to a significant variation in the characteristics of technical polyethylene). The obtained experimental curves of switching the current from the inductive storage to the load and the voltage pulse across the load are shown in Fig. 3 and 4, respectively. The leading edge of the voltage pulse was 10–13 ns (Fig. 4), the leading edge of the current pulse to a level of 0.8 MA was about 100 ns (Fig. 3).
Таким образом, характерное время нарастания тока в нагрузке удалось сократить по сравнению с прототипом в 2-4 раза.Thus, the characteristic rise time of the current in the load was reduced by 2-4 times as compared to the prototype.
Дополнительно достигаемый эффект снижения разброса пробивного напряжения разрядника в однотипных условиях его коммутации является сопутствующим и имеет, как уже указывалось, известное экспериментальное подтверждение (см., например, [3] - с. 244).The additionally achieved effect of reducing the spread of the breakdown voltage of the spark gap under the same type of switching conditions is concomitant and, as already mentioned, has a known experimental confirmation (see, for example, [3] - p. 244).
СПИСОК ИСТОЧНИКОВLIST OF SOURCES
1. Н.С. Early, F.J. Martin. Method of Producting a Fast Current Rise fromEnergy Storage Capacitors // Rev. Sci. Instrum. V. 36. N. 7, 1965, P. 1000-1002.1.N.S. Early, F.J. Martin. Method of Producting a Fast Current Rise from Energy Storage Capacitors // Rev. Sci. Instrum. V. 36. N. 7, 1965, P. 1000-1002.
2. Г. Кнопфель. Сверхсильные импульсные магнитные поля. Москва, изд. «Мир», 1972.2. G. Knopfel. Superstrong pulsed magnetic fields. Moscow, ed. "Peace", 1972.
3. Г.А. Месяц. Импульсная энергетика и электроника. М.: Наука, 2004.3. G.A. Month. Pulse power engineering and electronics. Moscow: Nauka, 2004.
4. А.М. Buyko, N.P. Bidylo, V.K. Chernyshev, V.A. Demidov et. al. Results of Russian/US High-Performance DEMG Experiment. IEEE Transactions of Plasma Science, Vol. 25, №2, 1997, P. 145-154.4. A.M. Buyko, N.P. Bidylo, V.K. Chernyshev, V.A. Demidov et. al. Results of Russian / US High-Performance DEMG Experiment. IEEE Transactions of Plasma Science, Vol. 25, No. 2, 1997, P. 145-154.
5. A.M. Buyko, V.A. Vasyukov, Yu. N. Gorbachev, В.T. Yegorychev et.al. Results of the joint VNIIEF/LANL experiment ALT-2 modeling the "ATLAS" facility parameters by means of disk EMG // Proceedings of IX-th International Conference on Megagauss Physics and Technology / Eds. V.D. Selemir, L.N. Plyashkevich - Sarov, RUSSIA, VNHEF, 2004, P. 752-756.5. A.M. Buyko, V.A. Vasyukov, Yu. N. Gorbachev, V.T. Yegorychev et.al. Results of the joint VNIIEF / LANL experiment ALT-2 modeling the "ATLAS" facility parameters by means of disk EMG // Proceedings of IX-th International Conference on Megagauss Physics and Technology / Eds. V.D. Selemir, L.N. Plyashkevich - Sarov, RUSSIA, VNHEF, 2004, P. 752-756.
6. В.К. Чернышев, В.H. Мохов. О прогрессе в создании мощных взрывомагнитных источников энергии для магнитного обжатия термоядерной мишени. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов. Выпуск 4, 1992, с. 23-32.6. V.K. Chernyshev, V.N. Mokhov. On the progress in the creation of powerful explosive magnetic energy sources for magnetic compression of a thermonuclear target. Questions of atomic science and technology. Series: Mathematical modeling of physical processes.
7. В.К. Чернышев, М.С. Протасов, В.А. Шевцов и др. Взрывомагнитные генераторы семейства "Поток". Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов. Выпуск 4, 1992, с. 33-41.7. V.K. Chernyshev, M.S. Protasov, V.A. Shevtsov et al. Explosion-magnetic generators of the Potok family. Questions of atomic science and technology. Series: Mathematical modeling of physical processes.
8. В.А. Демидов, В.И. Скоков. Двухкаскадный размыкатель тока для формирования высоковольтного импульса напряжения с фронтом 0,1 мкс // Труды седьмой международной конференции по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам. Под ред. В.К. Чернышева, В.Д. Селемира, Л.Н. Пляшкевича - Сэров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 1997, с. 379-380.8.V.A. Demidov, V.I. Skokov. Two-stage current breaker for the formation of a high-voltage voltage pulse with a front of 0.1 μs // Proceedings of the seventh international conference on the generation of megagauss magnetic fields and related experiments. Ed. VC. Chernyshev, V.D. Selemir, L.N. Plyashkevich - Serov, RFNC-VNIIEF, 1997, p. 379-380.
9. Г.А. Воробьев, Ю.П. Похолков, Ю.Д. Королев, В.И. Меркулов. Физика диэлектриков (область сильных полей). Учебное пособие - Томск: изд. ТПУ, 2003.9. G.A. Vorobiev, Yu.P. Pokholkov, Yu.D. Korolev and V.I. Merkulov. Physics of dielectrics (region of strong fields). Study guide - Tomsk: ed. TPU, 2003.
10. И.Ф. Пунанов, Р.В. Ермилин, В.Д. Куликов, С.О. Чолах. Сопротивление канала импульсного электрического пробоя в ионных кристаллах. ЖТФ, 2014, т. 84, вып. 4.10. I.F. Punanov, R.V. Ermilin, V.D. Kulikov, S.O. Cholakh. Resistance of a pulsed electrical breakdown channel in ionic crystals. ZhTF, 2014, v. 84, no. four.
11. Ю.Н. Вершинин. Электронно-тепловые и детонационные процессы при электрическом пробое твердых диэлектриков. Екатеринбург: изд. УрО РАН, 2000.11. Yu.N. Vershinin. Electron-thermal and detonation processes during electrical breakdown of solid dielectrics. Yekaterinburg: ed. UB RAS, 2000.
12. Р.В. Ермилин, В.А. Белоглазов. Труды 6-й научной школы "Физика импульсного воздействия на конденсированные среды". Николаев, 1993. С. 195.12.R.V. Ermilin, V.A. Beloglazov. Proceedings of the 6th Scientific School "Physics of Impulse Impact on Condensed Matter". Nikolaev, 1993.S. 195.
13. В.В. Кремнев, Г.А. Месяц. Методы умножения и трансформации импульсов в сильноточной электронике. - Новосибирск: изд. "Наука", сибирское отделение, 1987.13. V.V. Kremnev, G.A. Month. Methods for multiplying and transforming pulses in high-current electronics. - Novosibirsk: ed. "Science", Siberian branch, 1987.
14. Б.И. Сажин, А.М. Лобанов, О.С. Романовская, М.П. Эйдельмант, С.Н. Койков. Электрические свойства полимеров. Изд. 2-е, пер. Л., "Химия", 1977.14. B.I. Sazhin, A.M. Lobanov, O.S. Romanovskaya, M.P. Eidelmant, S.N. Koikov. Electrical properties of polymers. Ed. 2nd, lane. L., "Chemistry", 1977.
15. Ю.Н. Вершинин. Соотношение скоростей электрического разряда и звука в твердом диэлектрике. ЖТФ. 1989. Т. 59, вып. 2, с. 158-160.15. Yu.N. Vershinin. The ratio of the rates of electric discharge and sound in a solid dielectric. ZhTF. 1989. T. 59, no. 2, p. 158-160.
16. Физические величины. Справочник. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат. 1991, с. 148.16. Physical quantities. Directory. Ed. I.S. Grigorieva, E.Z. Meilikhova. M .: Energoatomizdat. 1991, p. 148.
17. Ю.П. Райзер. Физика газового разряда. М: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит., 1987, с. 83.17. Yu.P. Raiser. Gas discharge physics. M: Science. Ch. ed. fiz.-math.lit., 1987, p. 83.
18. Г.А. Месяц, А.С. Насибов, В.В. Кремнев. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения. М., «Энергия», 1970, с. 123-125.18. G.A. Month, A.S. Nasibov, V.V. Kremnev. Formation of high voltage nanosecond pulses. M., "Energy", 1970, p. 123-125.
19. V.K. Chemyshev, А.I. Kucherov, А.В. Mezhevov, A.A. Petrukhin, V.V. Vakhrushev. Electroexplosive foil 500 kV current opening switch characteristics research // Digest of technical papers: 11-th IEEE International Pulsed Power Conference. V II, 1997, P. 1208-1212.19. V.K. Chemyshev, A.I. Kucherov, A.V. Mezhevov, A.A. Petrukhin, V.V. Vakhrushev. Electroexplosive foil 500 kV current opening switch characteristics research // Digest of technical papers: 11th IEEE International Pulsed Power Conference. V II, 1997, P. 1208-1212.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126760A RU2746052C1 (en) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | Method for forming a current pulse in the load of the inductive electromagnetic energy storage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126760A RU2746052C1 (en) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | Method for forming a current pulse in the load of the inductive electromagnetic energy storage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2746052C1 true RU2746052C1 (en) | 2021-04-06 |
Family
ID=75353382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020126760A RU2746052C1 (en) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | Method for forming a current pulse in the load of the inductive electromagnetic energy storage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2746052C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2766434C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-03-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for forming current pulse in inductive load |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5360999A (en) * | 1993-02-25 | 1994-11-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Explosively actuated thermal opening switch |
| RU2259008C2 (en) * | 2002-10-01 | 2005-08-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - РФЯЦ-ВНИИЭФ | High-voltage pulse shaping device |
| JP2009050047A (en) * | 2007-08-14 | 2009-03-05 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Magnetic concentration type explosive power generator |
| RU2438206C1 (en) * | 2010-10-18 | 2011-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Explosive current circuit breaker |
| RU2467426C1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method and device to generate current pulse in load |
| US20190206646A1 (en) * | 2016-06-29 | 2019-07-04 | Daicel Corporation | Electric circuit breaker device |
-
2020
- 2020-08-10 RU RU2020126760A patent/RU2746052C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5360999A (en) * | 1993-02-25 | 1994-11-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Explosively actuated thermal opening switch |
| RU2259008C2 (en) * | 2002-10-01 | 2005-08-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - РФЯЦ-ВНИИЭФ | High-voltage pulse shaping device |
| JP2009050047A (en) * | 2007-08-14 | 2009-03-05 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Magnetic concentration type explosive power generator |
| RU2438206C1 (en) * | 2010-10-18 | 2011-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Explosive current circuit breaker |
| RU2467426C1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method and device to generate current pulse in load |
| US20190206646A1 (en) * | 2016-06-29 | 2019-07-04 | Daicel Corporation | Electric circuit breaker device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДЕМИДОВ В.А. Двухкаскадный размыкатель тока для формирования высоковольтного импульса напряжения с фронтом 0,1 мкс, Труды седьмой международной конференции по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам. Под ред. В.К. Чернышева, В.Д. Селемира, Л.Н. Пляшкевича, Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 1997, с. 379-380. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2766434C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-03-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for forming current pulse in inductive load |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Martin | An empirical formula for gas switch breakdown delay | |
| Nation | High-power electron and ion beam generation | |
| US4422013A (en) | MPD Intense beam pulser | |
| Savage et al. | An overview of pulse compression and power flow in the upgraded Z pulsed power driver | |
| RU2746052C1 (en) | Method for forming a current pulse in the load of the inductive electromagnetic energy storage | |
| Egorov et al. | Effect of emission current delay on the efficiency of electron beam production | |
| Tie et al. | Low-jitter discharge of a plasma-jet triggered gas switch at low working coefficients | |
| Decker et al. | Experiments solving the polarity riddle of the plasma focus | |
| Liu et al. | Discharge characteristics of a dual-electrode gas switch triggered by ejected plasma in N 2 and SF 6 | |
| Kanchi et al. | Plasma triggered spark gap switch for multiple switch synchronization | |
| Shpak et al. | Investigations of compact high-current accelerators RADAN-303 synchronization with nanosecond accuracy | |
| Min-Fu et al. | Delay characteristics and controller design of a triggered vacuum switch | |
| RU2766434C1 (en) | Method for forming current pulse in inductive load | |
| US3249800A (en) | Fast acting switch utilizing a vaporizable wire | |
| RU2682305C1 (en) | High-voltage pulse generator | |
| Pushkarev et al. | Stabilization of ion beam generation in a diode with self-magnetic insulation in double-pulse mode | |
| RU2646845C2 (en) | Device for forming pulse of high-current electron accelerator | |
| RU2430444C1 (en) | Method of adjusting parameters of current pulse magnetic blast generator output voltage and device to this end (versions) | |
| EP0403059B1 (en) | High voltage switch assembly | |
| Wang et al. | Effect of hydrostatic pressure on the impulse breakdown characteristics of transformer oil | |
| Shahriari et al. | Impact-Ionization Switching of High-Voltage Thyristors Connected in Parallel | |
| RU2349000C1 (en) | Magnetic explosion shaper of voltage pulses | |
| Ford et al. | Inductive storage pulse-train generator | |
| Remnev et al. | High-power double-pulse generator for power supply to pulsed high-current accelerator | |
| RU17101U1 (en) | ELECTRODYNAMIC PLASMA VOLTAGE PULSE FORMER |