SU1640765A1 - Газонаполненный разр дник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к высоковольтной импульсной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы в режиме отключени  тока и расширени  области применени . Изол ционный корпус разр дника выполнен с внутренней поверхностью в виде сопла и заполнен смесью из электроотрицательного газа с химически реагирующими при разр де компонентами , вступающими между собой в экзотермическую реакцию. При срабатывании разр дника воспламен етс  смесь, резко возрастает давление в корпусе разр дника, происходит выброс газов через выпускной клапан, что повышает дугогаси- тельную способность разр дника 2 з. п. ф- лы, 2 ил

Description

Изобретение относитс  к высоковольтной сильноточной коммутационной технике, в частности к устройству высоковольтных сильноточных газовых разр дников с периодически возобновл емой рабочей средой и приспособлением дл  гашени  дуги, в которых поток дугогас щей среды создаетс  сгоранием рабочей смеси в разр днике.

Цель изобретени  - повышение надежности работы в режиме отключен / -, тока и расширение области применени  газонаполненного разр дника.

На фиг. 1 показана конструкци  газонаполненного разр дника, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1

Разр дник содержит корпус 1, способный выдержать давление воспламенившейс  рабочей среды в разр дной камере, стенки которого в поперечном сечении образуют сопло, в котором находитс  разр дный канал и которое плавно переходит в выпускной патрубок. В корпусе расположены катод 2, поджигающий электрод 3 и анод 4. Конструкци  обеспечивает надежную электрическую изол цию катода от анода,

выдерживающую рабочее напр жение разр дника , а также изол цию поджигающего электрода от остальных электродов. Разр дник содержит также выпускной клапан 5 с приводом 6, обеспечивающим требуемую динамику работы клапана, который расположен в тракте выходного патрубка 7, по которому отводитс  дугогас ща  смесь из камеры, а также устройство 8 напуска рабочей смеси, в качестве которой используетс  электроотрицательный газ с химически реагирующими при разр де компонентами, например , смесь газов SFe - Н2 - Оа.

Возможна установка дугогасительной решетки 9 внутри камеры, одновременно направл ющей поток рабочей смеси в сторону выходного патрубка, а также профилирование внутреннего объема камеры установкой выступающих к оси разр да продольных (вдоль столба разр да) ребер 10 на внутренней поверхности корпуса (либо профилирование надлежащим образом самого корпуса). В этом случае внутренн   поверхность корпуса в поперечном сечении образует сопло Лавал , в сужении которого

О

4Ь

С v

О О

находитс  разр дный канал а в расшир ющейс  части может быть установлена дуго- гасительна  решетка. Расшир юща с  часть плавно переходит в выпускной патрубок . Позицией 11 обозначена зона горени  разр да.

Разр дник работает следующим образом .

Внутренн   полость корпуса 1 при закрытом клапане 5 заполн етс  рабочей смесью через устройство 8 напуска. Параметры рабочей смеси, а именно ее состав, коэффициенты ионизации, рекомбинации и прилипани , давление и скорость движени  волны горени  подбирают из конкретных условий эксплуатации, придержива сь, однако , основного соображени , что длительность провод щей стадии разр дника TZ примерно равна отношению эффективного радиуса разр дной камеры R3 (среднего рассто ни  от оси разр да до стенки) к скорости движени  волны горени  в рабочей смеси v за вычетом времени коммутации т :Т2 «Ra/v-ri .Коэффициент ионизации должен быть при этом как можно ниже, а давление и коэффициенты рекомбинации и прилипани  как можно выше. Лучше, если в результате сгорани  смеси степень электроотрицательности продуктов реакции будет возрастать, например, за счет термической диссоциации части электроотрицательного компонента. После подачи запускающего импульса на поджигающий электрод 3 разр д распростран етс  к аноду 4 с высокой скоростью, а волна горени  смеси - от катода во все стороны с меньшей скоростью. За врем  TI межэлектродный промежуток замыкаетс  плазмой и формируетс  разр д, гор щий в рабочей смеси и обеспечивающий проводимость разр да.

За врем  t выгорает вс  рабоча  смесь, и давление в разр дной камере резко возрастает. Открываетс  клапан 5 при срабатывании привода 6, настроенного на движение при определенном давлении Рмах, и продукты сгорани  рабочего газа устремл ютс  через образовавшийс  канал в выходной патрубок 7. Поток дугогас щей среды увлекает разр дный канал за собой, увеличива  его длину, кроме того разр дный канал взаимодействует с решеткой 9, дополнительно охлажда сь. Эффективное гашение дуги происходит, во-первых, в результате возрастани  давлени  после сгора- ни  рабочей смеси, что приводит к увеличению сопротивлени  дугового канала , во-вторых, в результате выдувани  разр дного канала в направлении выпускного патрубка 7, так как при этом увеличиваетс 

его длина, и, следовательно, сопротивление , и в-третьих, в результате взаимодействи  разр дного канала с дугогасительной решеткой 9, что приводит к дополнительному

охлаждению и разрушению канала. Повторным пробо м промежутка восстанавливающимс  напр жением преп тствует возросша  после сгорани  рабочей смеси и повышени  давлени  и степени электроотрицательности диэлектрическа  прочность газа, заполн ющего разр дную камеру,

Таким образом, рабоча  смесь должна обладать двум  основными качествами: обеспечивать необходимое дл  работы врем  устойчивого существовани  провод щей стадии разр дника тг и обладать после сгорани  горючих компонент и роста давлени , по крайней мере не меньшей, чем исходна , электрической прочностью. Как уже говорилось , это может быть смесь горючих компонент типа углеводород-кислород с электроотрицательным газом. Кроме того, возможны химические процессы, проход щие при повышенной температуре продетопировавшей смеси и привод щие к образованию сильно электроотрицательных продуктов.

Эффективность предлагаемого газонаполненною разр дника по сравнению с известным заключаетс  в том, что конструкци  разр дника позвол ет формировать на нагрузке импульсы с достаточно крутым (около единиц наносекунд) передним фронтом, эф- фективно гасить дугу потоком дугогас щей

среды, образующимс  в результате истечени  продуктов сгорани  горючих компонент исходной смеси, гарантиру  от повторного пробо  восстанавливающимс  напр жением за счет неухудшени  электрической прочности смеси после выгорани  горючих компонент . Кроме того, предлагаемое устройство позвол ет управл ть длительностью импульсов (длительностью провод щей стадии разр да) путем дозировки компонент

смеси и выбора давлени . Устройство может работать в частотном режиме при частотах пор дка 1-10 Гц (частота зависит от объема корпуса и конструкции клапанов).

Предлагаемый разр дник может быть

использован в схемах питани  мощных импульсных устройств.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Газонаполненный разр дник, содержащий два основных и поджигающий элек5 троды, размещенные в заполненном электроотрицательным газом изол ционном корпусе, внутренн   поверхность которого профилирована в виде сопла, впускное устройство и выпускной клапан, установленный на выходе указанного сопла, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы в режиме отключени  тока зл расширение области применени /во внутреннее пространство корпуса дополнительно введены химически реагирующие при-разр де газовые компоненты, вступающие между собой в экзотермическую реакцию .
2. 2. Разр дник по п. .1, отличающийс  тем, что между выпускным клапаном и проме h

   жутком между основными электродами установлена дополнительно введенна  дуго- гасительна  решетка с пластинами, ориентированными по направлению потока газа.
3. 3. Разр дник по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что внутренн   поверхность корпуса выполнена с сужением, ориентированным вдоль промежутка между основными электродами.

   Фиг. 2