SU1735950A1 - Способ управлени срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Существо: на электроды, расположенные на поверхности непол рного диэлектрика с удельным поверхностным сопротивлением р 10 Ом подают напр жение и после образовани  отрицательного поверхностного зар да у высоковольтного электрода диэлектрик прот гивают в направлении высоковольтного электрода с помощью металлического цилиндра, соединенного с одним из электродов . 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроразр дной технике и может быть использовано при создании систем коммутации емкостных накопителей энергии в различных электрофизических установках с частотным режимом работы.

Известен способ управлени  срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом по поверхности диэлектрика с удельным поверхностным сопротивлением р 1012 Ом, на одной стороне которого установлены высоковольтный и заземленный электроды, а на другой стороне расположен токопровод щий элемент, соединенный с заземленным электродом, и включающий создание на поверхности диэлектрика отрицательного зар да путем подачи напр жени  на электроды.

Недостаток известного способа заключаетс  в сложности управлени  срабатыванием и низкой частоте коммутации из-за необходимости использовани  нескольких дополнительных коммутирующих элементов , формирующих импульсное напр жение на высоковольтном электроде Указанные

элементы имеют низкую надежность, малый ресурс в частотном режиме работы, требуют индивидуальной регулировки и усложн ют управление срабатыванием разр дника.

Известно устройство дл  управлени  срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом по поверхности диэлектрика с удельным поверхностным сопротивлением р 10 Ом, содержащее высоковольтный и заземленный электроды, установленные на одной стороне диэлектрика , на другой стороне которого расположен токопровод и ий олемент. соединенный с заземленным электродом.

Недостаток известного устройства заключаетс  в отсутствии системы охлаждени  поверхности диэлектрика, контактирующей с плазмой разр да. Поэтому известное устройство имеет ограниченный ресурс работы в частотном режиме, что св зано с характером воздействи  высокоинтенсивного излучени  плазмы скольз щего разр да, которое вызывает процесс развитого повер постного испарени  диэлектрика .

(Л

Ч|

CJ

ел ю ел о

Цель изобретени  - упрощение управлени  срабатыванием, повышение частоты коммутации и ресурса работы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе управлени  срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом по поверхности диэлектрика с удельным поверхностным сопротивлением р 1012 Ом, на одной стороне которого установлены высоковольтный и заземленный электроды, а на другой стороне расположен токопрово- д щий элемент, соединенный с заземленным электродом, и включающем создание на поверхности диэлектрика отрицательного зар да путем подачи напр жени  на электроды, указанный диэлектрик выполн ют в виде непол рной замкнутой пленки, а после подачи напр жени  отрицательной пол рности на высоковольтный электрод и образовани  вблизи него указанного отрицательного поверхностного зар да прот гивают диэлектрик в направлении к высоковольтному электроду.

В устройстве дл  осуществлени  предлагаемого способа, содержащем высоковольный и заземленый электроды, установленные на одной стороне диэлектрика , на другой стороне которого расположен токопровод щий элемент, соединенный с заземленным электродом, указанный элемент выполнен в виде металлического цилиндра,установленного с возможностью вращени  вокруг своей оси, а указанный диэлектрик выполнен в виде непол рной замкнутой пленки, расположенной на внешней поверхности металлического цилиндра.

На фиг. схематически изображено устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Устройство состоит из металлического цилиндра 1 с укрепленной на его внешней поверхности диэлектрической пленкой 2, На поверхности диэлектрика 2 размещены высоковольтный электрод 3 (кромка касани  А) и заземленный электрод 4 (кромка касани  Б). Высоковольтный электрод 3 соединен с емкостным накопителем энергии 5 и с источником зар дного напр жени  Uaap. Заземленный электрод 4 подключен к нагрузке 6, соединенной заземленной ламелью 7, котора  касаетс  внутренней поверхности цилиндра 1. Дл  вращени  цилиндра 1 служит электродвигатель 8 с регулируемым напр жением питани .

Осуществление предлагаемого способа и работа соответствующего устройства заключаетс  в следующем.

Перед включением электродвигател  8 (металлический цилиндр 1 неподвижен) начинают повышать величину зар дного напр жени  Uaap на емкостном накопителе

энергии 5. Присутствие напр жени  U3ap на высоковольтном электроде 3 вызывает интенсивную автоэлектронную эмиссию (при Е 107 В ), особенно с его микронеровностей на кромке А (Е 109 В- ), что

порождает в приэлектродной области отрицательную корону с большой начальной концентрацией электронов. Змиттируемые электроны врезконеоднородном электрическом поле движутс  по сложной траектории

с переменной крутизной наклона к поверхности диэлектрика 2, завис щей от соотношени  нормальной и тангенциальной составл ющих этого пол . Вход щие в состав воздуха электроотрицательные газы

Оа, СО, СОг (за счет большого сродства к электрону) способствуют тому, что в поле короны образуютс  в основном отрицательные ионы, которые оседают на непол рный диэлектрик 2 и закрепл ютс  в ловушках

или отдают электрон поверхностным состо ни м . Таким образом, в результате совместного действи  ионного и электронного потоков диэлектрик 2 вблизи высоковольтного электрода 3 приобретает поверхностный отрицательный зар д и выполн ет роль идеального запирающего электрода за счет экранировани  пол  высоковольтного электрода 3. Уменьшение числа свободных электронов и по вление вместо них

отрицательных ионов тормозит нарастание ионизационных токов, затрудн ет формирование электрического разр да и приводит к повышению напр жени  самопробо  разр дного промежутка lh no сравнению с 1)Пр, где

Unp Enpl - статическое напр жение пробо  разр дного промежутка скольз щим разр дом дл  зазоров, характерных дл  разр дников с 12 см, Епр (3,0 - 3,5) кВ/см. Поскольку диэлектрик 2 выполнен в виде

непол рной пленки (лавсан, триацетат целлюлозы , полиимидна  пленка) с высоким удельным поверхностным сопротивлением ( р 10 Ом), она из-за незначительных токов утечек способствует сохранению поверхностного отрицательного зар да вблизи высоковольтного электрода 3, формиру  идеальный управл ющий электрод и повыша  величину напр жени  самопробо  разр дника Ui Unp (на 10-12 кВ при I 9- м).

Характерной особенностью  вл етс  реализаци  процессов на высоковольтном электроде в р де устойчивой последовательности импульсов Тричелла, характерных дл  отрицательной короны в воздухе.

Установив величину зар дного напр жени  на емкостном накопителе энергии 5 в диапазоне Unp I- U3apl Ui, включают электродвигатель 8, который начинает вращать металлический цилиндр 1 с укрепленной на его внешней поверхности диэлектрической пленкой 2. Перемещение диэлектрика на длину идеального поверхностного электрода приводит к кратковременному уносу отрицательного поверхностного зар да из зоны разр дного промежутка и возникновению условий дл  пробо  разр дника . После пробо  разр дника вновь повышаетс  напр жение самопробо , так как на высоковольтном электроде 3 посто нно присутствует высокий потенциал-и3ар, задающий формирование поверхностного отрицательного управл ющего электрода. Дальнейшее перемещение диэлектрика 2 вновь вызывает срабатывает разр дника.

Таким образом, процесс коммутации происходит с частотой, определ емой соотношением между скоростью перемещени  диэлектрической пленки 2 и целой группой параметров (длиной межэлектродного зазора I, мощностью источника зар дного напр жени  - U3ap, производительностью процессов автоэлектронной эмиссии, объемных механизмов создани  отрицательных ионов и осаждени  их на диэлектрик, частотой следовани  импульсов зар дки диэлектрика ). Характерна  длительность импульса пробо , определ ема  запасом энергии в емкостном накопителе 5 и сопротивлением плазменного канала скольз щего разр да, составл ет VI0 мкс Прекращение импульса пробо  св зано с падением напр жени  на высоковольтном электроде на величины |- Unp из-за конечной величины мощности зар дного источника . Однако процессы зар дки подложки не прекращаютс  и при Шост « Unp. Следовательно, отрицательный потенциальный барьер начинает восстанавливатьс  уже в момент возникновени  пробо  разр дника за врем , определ емое скоростью дрейфа отрицательных ионов Vn Ю3 м/с. Так как скорость перемещени  диэлектрика 2 U« Un, а восстановление напр жени  на высоковольтном электроде 3 при мощном зар дном источнике происходит за врем  пор дка 0,5 мс, то отрицательный потенциальный барьер HC диэлектрике 2 растет до полного запирани  процессов автоэлектронной эмиссии с рабочей кромки А электрода 3 за врем  ,5 мс на длине диэлектрика 1 V -т. При этом за счет периодических импульсных процессов развити  волн ионизации (импульсы Тричелла) перед

кромкой А высоковольтного электрода 4 почти мгновенно (за - с) формируетс  зона зар дки диэлектрика 2, прот женность которой зар пропорциональна

напр жению на высоковольтном электроде 3 |- Uaap I и составл ет величину L3ap 5 мм при I- U3ap I 6 кВ, 15 мм при l-Uaap l 30 кВ. Врем , необходимое дл  смещени  этой зоны под высоковольтный электрод L3ap/V, и врем , требуемое на восстановление на высоковольтном электроде 3 напр жени  -U3ap, определ ют период между импульсами коммутации разр дника. Регулировка частоты коммутации производитс  изменением скорости вращени  металлического цилиндра 1 с диэлектрической пленкой 2, а величина энергии , переданной в нагрузке 6, варьируетс  изменением зар дного напр жени  на емкостном накопителе 5 в диапазоне Unp l-U3ap I Ui.

Использование предлагаемого способа управлени  срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом и устройства дл  его

осуществлени  обеспечивает по сравнению с прототипом упрощение управлени  срабатыванием и повышение частоты коммутации , так как отпадает необходимость в сложной схеме управлени  с несколькими

дополнительными коммутирующими элементами , дополнительно повышаетс  ресурс работы за счет снижени  тепловых нагрузок на диэлектрик при его перемещении

Claims (1)

1. Формула изобретени  1, Способ управлени  срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом по поверхности диэлектрика с удельным поверхностным сопротивлением р 1012 Ом, на одной стороне которого установлены высоковольтный и заземленный электроды, а на другой стороне которого расположен токо- провод щий элемент, соединенный с заземленным электродом, включающий создание на поверхности диэлектрика отрицательного зар да путем подачи напр жени  на электроды , отличающийс  тем, что, с целью упрощени , повышени  частоты коммутации и ресурса работы, в качестве указанного диэлектрика используют непол рную замкнутую пленку, а после подачи напр жени  отрицательной пол рности на высоковольтный электрод и образовани  вблизи него

   указанного отрицательного поверхностного зар да, прот гивают диэлектрик в направлении к высоковольтному электроду

   2 Устройство дл  управлени  срабатыванием разр дника со скольз щим разр дом по поверхности диэлектрика с удельным поверхностным сопротивлением /9 10120м, содержащее высоковольтный и заземленный электроды, установленные на одной стороне диэлектрика, на другой стороне которого расположен токоподво- д щий элемент, соединенный с заземленным электродом, отличающеес  тем,

   что токоподвод щий элемент выполнен в виде металлического цилиндра, установленного с возможностью вращени  вокруг своей оси,а диэлектрик выполнен в виде непол рной замкнутой пленки , расположенной на внешней поверхности указанного металлического цилиндра.

   -и