SU1191978A1 - Gaseous-discharge switching device - Google Patents

Gaseous-discharge switching device Download PDF

Info

Publication number
SU1191978A1
SU1191978A1 SU843700636A SU3700636A SU1191978A1 SU 1191978 A1 SU1191978 A1 SU 1191978A1 SU 843700636 A SU843700636 A SU 843700636A SU 3700636 A SU3700636 A SU 3700636A SU 1191978 A1 SU1191978 A1 SU 1191978A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
smaller
discharge
coil
gap
voltage
Prior art date
Application number
SU843700636A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Маркович Арш
Валерия Петровна Андронова
Валерий Иванович Крижановский
Анатолий Иванович Кузьмичев
Анатолий Иванович Шендаков
Original Assignee
Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции filed Critical Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority to SU843700636A priority Critical patent/SU1191978A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1191978A1 publication Critical patent/SU1191978A1/en

Links

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

ГАЗОРАЗРЯДНОЕ КОМ1-1УТИРУЩ УСТРОЙСТВО, содержащее цилиндричес кие коаксиальные электроды и управ л ющую катушку, отличающе с  тем, что, с целью улучшени  энергетических характеристик и хар теристик управлени  по зажиганию и гашению разр да без снижени  ком тирующей способности по току и напр жению , внутренний электрод выполнен в виде двух секций разного диаметра , а управл юща  катушка - в виде двух секций разной длины, причем длинна  секци  катушки установлена над пространством большего межэлектродного зазора и выполнена с длиной, равной длине секции внутреннего электрода меньшего диаметра, коротка  секци  катушки установлена со стороны меньшего межэлектродного зазора на рассто нии от длинной секции катушки, превьшгающем по крайней мере в два раза величину меньшего межэлектроднрго зазора, а величины ( 2 межэлектбольшего f, и меньшего родных зазоров выбраны из соотношений cC,T2RL,, где RL , Ri - циклотронные радиусы электрона, соответствующие коммутирующему напр жению и напр жению поддержани  разр да . , A GAS DISCHARGE COM1-1UTHING DEVICE containing cylindrical coaxial electrodes and a control coil, characterized in that, in order to improve the energy characteristics and control of ignition and discharge quenching without reducing the current and voltage blocking capacity, the electrode is made in the form of two sections of different diameter, and the control coil is in the form of two sections of different length, with the length of the coil section mounted above the space of the larger electrode gap and made with a length, The full length of the inner electrode section is smaller in diameter, the short coil section is set to the smaller interelectrode gap at a distance from the long coil section that is at least two times smaller than the smaller interelectrode gap, and the smaller (2 interelectrophe f, and smaller native gaps are chosen from ratios cC, T2RL ,, where RL, Ri are the cyclotron radii of the electron, corresponding to the switching voltage and the voltage to maintain the discharge. ,

Description

I . Изобретение относитс  к электронной технике, а более конкретно к газоразр дным коммутирующим устройствам с магнитным управлением, предназначенным дл  управл емого зажигани  и гашени  разр да, и может быть использовано в различных мощных импульсных установках. Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических характеристик и характеристик управлени  по зажиг нию и гашению разр да без снижени  коммутирующей способности по току и напр жению за счет снижени  мощности управлени . На фиг. 1 представлена схема уст ройства; на фиг. 2 - диаграмма токо Газоразр дное коммутирующее устройство содержит два цилиндрических коаксиальных электрода 1 и 2. Внутренний электрод состоит из двух сек ций 3 и 4, образующих два межэлектродных зазора 5 и 6. Со стороны бол шего из них установлена секци  кату ки 7, а со стороны меньшего - секци катушки 8. Устройство наполнено газом низкого давлени , которое опр дел етс  из услови  (Тор), где. Aj - длина свободного пробега электрона при 1 Торе, дл  обеспечени  необходимой электрической прочиости в соответствии с левой ветвью кривой Пашена. Каждьш из промежутко охвачен собственной катушкой управлени  (6 и 7); Длина катушки 7 дл  зазора 5 (основного) с большим межэлектродным рассто нием равна его длине вдоль оси, а длина катушки 8 дл  второго зазора 6 (вспомогательного ) меньше его длины. Рассто ние между .секци ми катушек 7 и 8 от пер вого промежутка выбираетс  таким, чтобы оно более чем в два раза прев шало, межэлектродное рассто ние вто- рого зазора, т.е. 7 2СК-Г2). Граничные увлови  выбора межэлектро ного рассто ни  первого зазора (R-r следующие. Дл  обеспечени  устойчивого зажигани  оно должно по край ней мере в 2 раза превьш1ать циклотронньй радиус -электронов при коммутируемом анодном напр жении. Увеличение межэлектродного рассто ни  первого зазора (уменьшение г ограничиваетс  услови ми охлаждени  анода (разр д большую часть времени горит в первом зазоре) и необходи9782 мостью обеспечени  электрической прочности ус-тройства в соответствии с левой ветвью кривой Пашена. Практика показывает, что с точки зрени  обеспечени  электрической прочности в диапазоне 10-40 кВ величина произведени  p(R-r) дл  водорода должна быть пор дка 0,3 мм рт.ст. Например, при давлении водорода 0,1.Тор межэлектродное рассто ние первого промежутка может быть выбрано до 3 см, при давлении 0,05 Тор его можно увеличивать до 6 см. Что касаетс  межэлектродного рассто ни  второго зазора то его величина по крайней.мере должна превыппать два циклотронных радиуса при напр жении поддержани  разр да (/400 в) В этом случае уже обеспечиваетс  устойчивый разр д. Однако ввиду возможности по влени  вакуумного пробо  в исходном режиме, когда и к электродам приложено высокое коммутируемое напр жение, межэлектродное рассто ние второго зазора не следует брать менее. 34 см. Коммутирующее устройство.последовательно включают в высоковольтную цепь. При подач.е в первый (основной) зазор 5 импульса магнитного пол  Н (фиг. 2) длительностью Т, несколько меньшей длительности разр дного тока IP (Tj ), в основном зазоре 5 зажигаетс  разр д в скрещенных пол х, обеспечивающий прохождение разр дного тока. Импульс магнитного пол  Н2 подаетс  во второй (вспомогательньй) зазор 6 в момент времени, предшествующий на величину if, равную нескольким микросекундам, окончанию импульса Н так, что.бы в нем сформировалс  устойчивый разр д. Длительность импульса; H Ctj выбираетс  равной 10-15 икс. За это врем  плазма в первом зазоре полностью распадаетс , и его электропрочность восстанавливаетс . При окончании импульса Н разр д во втором зазоре -гаснет и приборполностью выключаетс . Таким образом, энергетические характеристики прибора в период проводимости и характеристики управлени  по зажиганию разр да обеспечиваютс  первым (основным)зазором. Второй (вспомогательный ) промежуток включаетс  лишь кратковременно в момент времени, близкий к окончанию разр дного тока.I. The invention relates to electronic engineering, and more specifically to gas discharge switching devices with magnetic control, designed for controlled ignition and discharge suppression, and can be used in various high-power impulse installations. The aim of the invention is to improve the energy and control characteristics of ignition and discharge suppression without reducing the current and voltage switching capacity by reducing the control power. FIG. 1 shows a device diagram; in fig. 2 - current diagram The gas discharge switching device contains two cylindrical coaxial electrodes 1 and 2. The internal electrode consists of two sections 3 and 4, forming two interelectrode gaps 5 and 6. On the side of them the section 7 of the roller 7 is installed, and the smaller side is the coil section 8. The device is filled with low pressure gas, which is determined from the condition (Tor), where. Aj is the electron mean free path at 1 Torr to provide the necessary electrical stability in accordance with the left branch of the Paschen curve. Each of them is covered by its own control coil (6 and 7); The length of the coil 7 for the gap 5 (main) with a large interelectrode distance is equal to its length along the axis, and the length of the coil 8 for the second gap 6 (auxiliary) is less than its length. The distance between the sections of the coils 7 and 8 from the first gap is chosen such that it is more than twice as large as the interelectrode distance of the second gap, i.e. 7 2SK-G2). The boundary values for the choice of the interelectronic distance of the first gap (Rr are as follows. To ensure stable ignition, it must at least twice exceed the cyclotron radius of electrons with a switched anode voltage. The increase in the interelectrode distance of the first gap (decrease in r is limited by cooling conditions anode (the discharge burns most of the time in the first gap) and the need to ensure the electrical strength of the device in accordance with the left branch of the Paschen curve. Practice shows that From the point of view of providing electrical strength in the range of 10–40 kV, the value of the product p (Rr) for hydrogen should be in the order of 0.3 mm Hg. For example, at a hydrogen pressure of 0.1.The torrent distance between the first gap can be chosen up to 3 cm, with a pressure of 0.05 Torr, it can be increased to 6 cm. As for the interelectrode distance of the second gap, its value should exceed two cyclotron radii when the discharge voltage maintains (/ 400 v) In this case a steady discharge is already provided. However, in view of zmozhnosti of vacuum breakdown phenomena in the initial mode, and when applied to electrodes switched high voltage, the interelectrode distance of the second gap do not take less. 34 cm. Switching device. Sequentially connected to the high voltage circuit. When applying to the first (main) gap 5 of the magnetic field pulse H (Fig. 2) of duration T, a bit shorter than the duration of the discharge current IP (Tj), the main gap 5 ignites the discharge in crossed fields, ensuring the passage of the discharge current. The pulse of the magnetic field H2 is supplied to the second (auxiliary) gap 6 at the moment of time preceding by the value if, equal to several microseconds, to the end of the pulse H so that a steady discharge is formed in it. The duration of the pulse; H Ctj is set to 10-15 x. During this time, the plasma in the first gap completely disintegrates, and its electrical strength is restored. At the end of the pulse H, the bit in the second gap goes out and the device shuts off completely. Thus, the energy characteristics of the device during the conduction period and the characteristics of the ignition control of the discharge are provided by the first (main) gap. The second (auxiliary) period is switched on only briefly at a time instant close to the end of the discharge current.

н определ ет характеристики управлени  по гашению разр да.n defines control characteristics for discharge quenching.

Вли ние плазмы второго зазора на процесс деионизации в первом зазоре практически несущественно благодар  удалению второй катушки, а соответственно и разр дной плазмы второго зазора (прот женность разр да в магнитном поле в коаксиальной .системе электродов определ етс  длиной магнитной катушки) .The effect of the second gap plasma on the deionization process in the first gap is almost insignificant due to the removal of the second coil and, accordingly, the discharge plasma of the second gap (the length of the discharge in a magnetic field in the coaxial electrode system is determined by the length of the magnetic coil).

Деионизаци  плазмы между двум  коаксиальными цилиндрами в продольном направлении спадает по экспоненциальному закону пропорционально величине - длина цилиндров, d - рассто ние между ними), поэтому уже двукратное превышение величины по сравнению с межэлектродным рассто нием второго зазора обеспечивает надежное экранирование первого зазора от второго.Plasma deionization between two coaxial cylinders in the longitudinal direction decreases exponentially in proportion to the magnitude (length of cylinders, d - distance between them), therefore already twice the value compared to the interelectrode distance of the second gap ensures reliable screening of the first gap from the second.

Длительность импульса Н определ етс  длительностью разр дного тока tj и равна The pulse duration H is determined by the duration of the discharge current tj and is equal to

г- - fr Г - л g- - fr g - l

Ч Гр v-a -2Оценить значени  Н можно из выражени H Gr v va -2 To estimate the values of H can be from the expression

YU .Yu.

|(| (

п.1p.1

г 2-г 2g 2-g 2

k о k o

где К - посто нна , завис ща  от певого и третьего коэффициентов Таунсенда, от величины отношени  зар да электрона к массе;where K is a constant, depending on the first and third Townsend coefficients, on the ratio of the electron charge to mass;

г у радиусы катода и анода соответственно;r and the radii of the cathode and anode, respectively;

и - коммутируемое напр жение. Данное выражение получено дл  случа  однородного магнитного пол  При использовании в качестве наполн ющего газа водорода с давлением /vO,1 Тор можно с достаточной степенью приближенности прин ть ,5 и тогдаand - switching voltage. This expression is obtained for the case of a uniform magnetic field. When using hydrogen as a filling gas with pressure / vO, 1 Torr, it is possible to accept with a sufficient degree of approximation, 5 and then

3 j 5jy3 j 5jy

Н -,H -,

э.er

ii

(г 2)1 IlL(g 2) 1 IlL

tt -п г   tt -p g

- Н- N

Здесь и следует .брать в вольтах, Г| и Гд - сантиметрах, В данном устройствеHere, and should. Choose in volts, G | and Gd - centimeters, In this device

„ -bS-ffi - HTr -Si-rT| (R-r;)i,5- -Jw-riji lгде U,c - коммутируемое напр жение; UD - напр жение поддержани  разр да ,„-BS-ffi - HTr -Si-rT | (R-r;) i, 5 -Jw-riji l, where U, c is switching voltage; UD - discharge hold voltage,

19197841919784

При одинаковом коммутируемом напр жении имеемWith the same switching voltage we have

R-r,Rr

lii lii

. -,. -,

показать, чтоshow what

Н.N.

г. year

т.е. можно сказать, что величины 10 магнитных полей различных разр дных промежутков при одинаковом коммутируемом напр жении обратно пропорцио .нальны их межэлектродным рассто ни м. Таким образом, использование в устройстве двух промежутков, различающихс  межэлектродным рассто нием, позвол ет улучшить энергетические характеристики устройства, уменьшить мощность управлени  устройством. 20 Переброс разр да в промежуток с меньшим межэлектродным рассто нием позвол ет повысить коммутируемую способность предлагаемого устройства по току, так как веро тность перехода разр да в неуправл емьш магнитным полем дуговой режим с уменьшением рассто ни  между электродами уменьшаетс ,those. It can be said that the magnitudes of 10 magnetic fields of different discharge gaps with the same switching voltage are inversely proportional to their interelectrode distances. Thus, the use of two gaps in the device, differing in the interelectrode distance, allows to improve the energy characteristics of the device, reduce power control device. 20 The transfer of the discharge into the gap with a smaller interelectrode distance makes it possible to increase the switched capacity of the proposed device with respect to current, since the probability of the discharge going into an out of control magnetic field the arc mode decreases with a decrease in the distance between the electrodes,

С целью опытной проверки техни0 ческой эффективности устройства, было испытано 2 макета. Один макет прибора содержит обычную коаксиальную систему электродов (как у извесгного ), с межэлектродным рассто нием 4 мм (макет № 1), Второй макет бьш выполнен в соответствии с изобретением и содержал два пр1Омежутка с межэлектродным рассто нием 16 мм (первый) и 4Mfi (второй), каждый из которых. Q . был охвачен отдельной катушкой управлени , рассто ние между катушками равн лось 10 мм. Радиус катода в обоих макетах составл л 25 мм, высота катода - 60 мм. Высота рабочей части е катода (прот женности основного раз-, р дного промежутка) выбиралась равной 4 см и определ лась длиной катушки ) (в макете № 2 это перва  основна  катушка). Все испытани  были прол ведены при коммутируемом напр жении кВ и давлении водорода, устанавливаемом с помощью генератора водорода , -хО, Тор,In order to test the technical efficiency of the device, 2 layouts were tested. One model of the device contains the usual coaxial system of electrodes (as izvesgnogo), with an interelectrode distance of 4 mm (model No. 1), the second model was made in accordance with the invention and contained two spacers with an interelectrode distance of 16 mm (first) and 4Mfi ( second), each of which. Q. was covered by a separate control coil, the distance between the coils was 10 mm. The cathode radius in both models was 25 mm, the cathode height was 60 mm. The height of the working part e of the cathode (the length of the main section, the gap) was chosen to be 4 cm and determined by the length of the coil) (in layout No. 2, this is the first main coil). All tests were run at switching voltage of kV and pressure of hydrogen, established by means of a hydrogen generator, xO, Thor,

5 Результаты обследовани  макетов сведены в таблицу.5 The results of the survey layouts are summarized in the table.

Отсюда отношение мощности управ-, лени  в известном устройстве к мощ ости управлени  в предлагаемом устройстве равноHence, the ratio of the power of control-, laziness in the known device to the power of control in the proposed device is equal to

.е, .e

Отношение энергетических потерь в разр дном промежутке в известном устройстве к энергетическим потер мThe ratio of the energy losses in the discharge gap in the known device to the energy losses

Максимальный анодный ток, при котором )происходит устойчивое выключение прибора без сн ти  высокого напр жени , А Врем  выключени  .прибора, (врем  спада анодного тока от уровн  0,9 до уровн  О,1), МКСThe maximum anode current at which) a stable shutdown of the device occurs without removing the high voltage, A Turn-off time of the device, (the time of the anodic current falling from the level of 0.9 to the level of O, 1), ISS

Падение напр жени  на приборе в провод щий период, ВVoltage drop on the device during the conducting period, V

Минимальное значение магнитного пол , обеспечивающее устойчивое зажигание разр да, ЭThe minimum value of the magnetic field, which ensures stable ignition of the discharge, E

Длительность разр дного тока, мксDuration of discharge current, ms

Длительность магнитного пол , мкс: Основной катушкиThe duration of the magnetic field, ms: The main coil

.Вспомогательной катушкиAuxiliary coil

Значение магнитного пол  вспомогательной катушки, при котором падение напр жени  во втором промежутке такое же, как и в первом, ЭThe value of the magnetic field of the auxiliary coil at which the voltage drop in the second gap is the same as in the first, E

IPIP

230230

1,5. 3801.5. 380

НО 180BUT 180

170 12170 12

180 180

6Г,6G

Claims (1)

ГАЗОРАЗРЯДНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее цилиндрические коаксиальные электроды и управ- . ляющую катушку, отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и характеристик управления по зажиганию и гашению разряда без снижения коммутирующей способности по току и на- пряжению, внутренний электрод выполнен в виде двух секций разного диаметра, а управляющая катушка - в виде двух секций разной длины, причем длинная секция катушки установлена над пространством большего межэлектродного зазора и выполнена с длиной, равной длине секции внутреннего электрода меньшего диаметра, короткая секция катушки установлена со стороны меньшего межэлектродного зазора на расстоянии от длинной секции катушки, превышающем по крайней мере в два раза величину меньшего межэлектродного зазора, а величины большего и меньшего межэлектродных зазоров выбраны из соотношений ^7 2RLi, ^7 2R4 циклотронные радиусы электрона, соответствующие коммутирующему напряжению и напряжению поддержания разряда . , - GAS-DISCHARGE COMMUTING DEVICE containing cylindrical coaxial electrodes and control-. a coil, characterized in that, in order to improve the energy and control characteristics of the ignition and quenching of the discharge without reducing the switching ability of current and voltage, the inner electrode is made in the form of two sections of different diameters, and the control coil in the form of two sections different lengths, with the long coil section mounted above the space of the larger interelectrode gap and made with a length equal to the length of the inner electrode section of the smaller diameter, the short coil section is installed from the side of the smaller interelectrode gap at a distance from the long section of the coil, which is at least twice as large as the smaller interelectrode gap, and the values of the larger and smaller interelectrode gaps are selected from the ratios ^ 7 2R Li , ^ 7 2R 4 cyclotron radii of the electron corresponding to the switching voltage and voltage maintaining discharge. , - Фиг.. /Fig .. / 8Z6l6irnS8Z6l6irnS 1 191 19
SU843700636A 1984-02-15 1984-02-15 Gaseous-discharge switching device SU1191978A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843700636A SU1191978A1 (en) 1984-02-15 1984-02-15 Gaseous-discharge switching device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843700636A SU1191978A1 (en) 1984-02-15 1984-02-15 Gaseous-discharge switching device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1191978A1 true SU1191978A1 (en) 1985-11-15

Family

ID=21103481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843700636A SU1191978A1 (en) 1984-02-15 1984-02-15 Gaseous-discharge switching device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1191978A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 439026, кл. Н 01 J 1/40, 1974. H.Pettetier Lactartron un tube IL gaz a commande magnetique Elect ronique Industrielle. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5247531A (en) Apparatus for preionizing apulsed gas laser
US5075594A (en) Plasma switch with hollow, thermionic cathode
JPS6015157B2 (en) High-speed pulse discharge excitation device
US5502356A (en) Stabilized radial pseudospark switch
US6353294B1 (en) Operational method and electronic ballast for a discharge lamp comprising dielectrically impeded discharges
US5138627A (en) Preionizationd device, in particular for x-ray preionization in discharge-pumped gas lasers, in particular excimer lasers
DE2111121C3 (en) Gas discharge interrupter
RU2317637C1 (en) Impulse voltage generator
SU1191978A1 (en) Gaseous-discharge switching device
US3517256A (en) Shock-wave generator
Warren et al. Vacuum switch trigger delay characteristics
US3207947A (en) Triggered spark gap
US5159243A (en) Hollow electrode switch
RU2089003C1 (en) Gasous-discharge device with cold cathode
US3087091A (en) Spark gap switch
US4075537A (en) Ignition electrode arrangement for gas discharge lamps, particularly for flash tubes
US3739227A (en) Gas discharge switching device
RU2096855C1 (en) Gas-discharge arrester
JP2004522282A (en) Self reflective arc switch
JP2004522282A6 (en) Self reflective arc switch
SU320216A1 (en) Arc valve
US3274438A (en) Thyratron and circuit therefor
RU2158051C1 (en) Gas-discharge current switching tube
SU1421206A1 (en) Vacuum discharge gap
JP3441218B2 (en) Semiconductor switch device and electric device using the same