SU284182A1 - Управляемый разрядник с твердым диэлектриком - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к имнульсной технике сильных токов, в частности к управл емым аппаратам, осуществл ющим включение нагрузки на напр жение, и преимущественно может быть использовано в тех област х техники , где требуетс  обеспечить как малый разброс времени вклЕочени , так и значительную скорость нарастани  тока в электрической неии при больших значени .х. коммутируемого тока и напр жени . Известен разр дник, ком мутирующий токи пор дка 2-10, а при Напр жении 30 кв, собственна  индуктивность которого не превышает 3 см. Его электроды помещаютс  в вакуу .мную камеру, котора  непрерывно откачиваетс  до давлени  тор, а за1пуск разр дника осуществл етс  с помощью плазменной пушки типа Бостнка, инжектирующей сгусток плазмы в межэлектродное пространство . Недостатком разр дников этого тина  вл етс  сложность конструкции и лромоздкость, вызванна  нео.бходнмостью иметь форвакуумную систему, а также систему подачи элегаза, который дл  усилени  наружной нзол цин запол;н ет под избыточным давлением пространство между корпусом и ва-куумл-ой камерой. Использование в качестве инициирующего устройства пущки типа Бостика не способствует уменьшению разброса во времени его включени  из-за плохой воспроизводи.мости ее срабатывани . Другой известный ти1П малои;ндуктп;вного разр дника, коммутирующий ток 1,2-10 а при напр жении 40 кв, нредстаъл ет собой две медные щииы, разделенные листом твердой изол ции. На одной из Ш1гн имеетс  отверстие, в котором монтируетс  небольшой зар д взрывча того вещества. Инициирование разр да осуществл етс  путем взрыва зар да, разрушающего изол цию межд;у щинами. Иов )еждеи,ный изол щюниый лист после каждого срабатывани  разр дника замен етс  новым . Недостатком таких разр дников  вл етс  также неудобство в экоплуатацни, св занное с необходимостью после каждого срабатывани  устанавливать помимо нового изол ционного листа зар д взрывчатого вещества. Кроме того, этот тии разр дника имеет большой временной разброс в срабатывании в случае , когда требуетс  осуществить коммутацию при малой (дес тки вольт) разности потенциалов на электродах разр дника. Применение взрывающихс  проволочек вместо капсюлей детонаторов дает большие времена разброса срабатывани  даже при больших разност х потенциалов на межэлсктродном промежутке.

Цель изобретени - дальнейшее улрощение конструкции и эксплуатации разр дников, улЗЧшение их зксплуатационных характеристик- 1а1ксимальных величин коммутируемого така и наИр жени , уменьшени  индуктивности И временного разброса ири .сра.батывании. Предлагаема  конструкци  )азрЯ|Дннка дает аозмолшость коммутировать большие токи также нри малых (несколько дес тков вольт) напр жени х, что имеет немаловажное значение в осуществлении режимов «закороткн, нунтирующих а1ипаратуру при пробсе в момент .максимума тока в цепи.

Цель достигаетс  введением в коиструкцно разр дников с твердым диэлектриком и-ни ,щшрующего устройства, которое включает в себ  электродную -систему специальной формы , конденсатор или батарею конденсаторов запуска, разр дник поджнга и. блок шуска.

Прн разр де конденсаторов запуска на систему электродов сл1сциальной формы нници 1рующего устройства ВнутрИ нослеЛНей образуетс  благодар  токам .выноса плазменна  стру  и .мощна  .направлеииа  ударна  волна, котора , пада  иа твердую нзолущию разр дгигка , ломает её и одщовре.менно нспар ет, приче.м испарившийс  материал ъместе с плаз .менной струей выноситс  с большой скоростью из .межэлектродного пространства. В результате разрушени  диэлектрика 1происхюднт б1)1стрый пробой, плаз.менна  стру  в.месте с испарившимс  материалом изол ци  за.мы1;ает электроды разр диика на площади, .большей раэрушеиной .плошайи диэлактрдака, а потому разр дный ток течет в канале, абладающел ( очень .низким активны.м со противлением и индуктивностью.

На фит. 1 агохазаИ Иредлагае.мый ра.зр1 Д|ИИ1к и приведена электрическа  схе.ма пуска; иа фит. 2 -nipiHaiiUjHin дей|С1 Б1ИЯ ин1И1ЦИ(и1рующего устройства. Существенной особенностью данного типа разр дника  -вл етс  тонкий слой изолирующего материала /, помещенный ме.ж: ( высоковольтным электро.дом разр дника 2 и электродом 3, иаход щнмс  под .нулевым потенциалом . В центре последнего находитс  электродна  система онециальиой формы, прием внешний ее электрод (сопло) 4, верхн   часть которого представл ет собой цилищдр, а инжлп - конус, составл ет единое целое с электрсао.м разр дника 5, а центральный элактр ад 5, о1СТ р:и€ которого (Нахадишс  В наа- оолее уакой части конуса сопла, через разр дник паджига 6 присоедин етс  к конденсатору запуска 7. Нагрузка 8, батаре  коЕденсато )ов 9 -и предлагаемый разр дник обра.зуют рабочую цепь. Конденсатор запуска и рабоча  батаре  конденсаторов через зар дные сопрот влени  10 И П присоедин- ютс  к источнику высокого напр жени -к клеммам 12   13.

Блок пуска 14 вырабатывает высоко-вольтт .;ый импульс, запускающий разр дник поджига , и комденсатор запуска оказьгоаетс  подключенным непосредственно к электродам 4 и

5 инициирующего устро/ктва. Цробой происхадит вблизи остри  центрального электрода. Газ, заполн ющий сошлю, иоиизируетс , и разр дный ток соответствующей а мплитзды иротекает уже не в узком канале, а заполн ет все сечени.е сопла, образу  поршень, который под Д|ействие.л сил магнитного давлени  создает ударную волну и ускоревио выталкивает газ и плазму по направлсЕИю к выходу из сапла.

При выходе тока за обрез сопла образуетс  илазмениа  стру , элементами которой  вл ютс  нлаз.менный коакснал 15 и токовый ujnyp 16, между которыми заключено магнитное поле. Толдавый франт вместе с фронтом

ударной волны действует подобно поршню, который ионизует и захватывает наход щийс  В(Пе.реди него иейтральный газ. При подходе к тонкому слою изолирующего .материала 1 фрогг ударной волны, давление в котором

пор дка .нескольких тыс ч атмосфер, ло.лгает этот .материал, пр.нчем иоследний одновременко иапар етс , оказыва сь в зоне, где температура пор .дка нескольких дес тко в тыс ч гра. усов Кельвина. Материал изол ционного

листа .в внде паров и осколков .в.месте с плаз .менной струей выноситс  из межэлектродного пространства разр дника со скоростью, близкой скорости ЗДарной волны. Поскольку тонкий слой изолирующ-его материал.а гнаходитс 

в электрическом поле, напр женность которого соответствует приблиЗИтельно его .предельной диэлектрической прочности, раз.рущение ИЗОЛЯЦИОИ.НОГО листа ударпой волной ВЫЗЬЕвает пр10бой .межэлектродного промежутка за

врс.м  .меньшее или равное .времени прохождени  ударной волны через листовую пзол цию .межэлектродного про.межутка. К этому .времени плазменна  стру  еместе с парами изол ционного листа заполн ет .межалектро ное

пространство на площади, обеспечивающей протека.ние разр дного тока рабочей батареи в канале, обладающем очень ниаки.м ;актпвиым сопротивление.м и индуктивностью.

Достоинство.м предлагаемого раэр .дни«а  вл етс  его способность ком.мути.ровать значительные токи при наир -жении между электрода .МИ всего в несколько дес тков вольт. В это.м слзчае из-за ниакой напр жеш 0сти

пол  .лгежэлектродный. П1р0межутак замыкаетс  плазменной струей, котора  вЫНОснтс  из инициирующей системЕл. Это дает воэможность напользовать данный разр д;н.1Ж в реж.нлгах «закоротки, шунтирующих аппаратуру

при пробое в момент максимума тока в цепи разр да.

Предмет изобретени 

Управл е.мый разр дник с тверды.м диэлектрикам , оодерлсаи ий два плооких электрода, одЕн из которых и.меет отверстие, .и .инициирующее устройство с бложоим пуска, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструк .один из электродов выполнен в виде перечо ,:т. щего в плоскость сопла, .внутренний диаметр -которого равен дна метру отверсти  в ;плоскон части, а пннцнирующий электрод выполнен в виде стержн , острие которого .расположено в месте перехода цили дрической частп сопла в KO-HVC.

12

u