SU468327A1

SU468327A1 - Vacuum Discharge

Info

Publication number: SU468327A1
Application number: SU1950566A
Authority: SU
Inventors: Петр Иванович Завада; Владимир Иванович Терешин; Владимир Владимирович Чеботарев
Original assignee: Предприятие П/Я В-8851
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1975-04-25

Description

Изобретение относитс к высоковольтным вакуумным разр$щникам, предназначен ным дл коммутации больших, импульсных токов Б высокочаст6т:ных элёктричес1 сих цё.;п х .The invention relates to high-voltage vacuum arresters intended for switching large, pulsed currents of high-frequency electric power: these circuits.; Nx.

Известен вакуумный разр дник, содержащий основные электроды, которые с целью предотвращени воздействи плазмы и паров металла на раздел ющий их и.зол тор снабжены глухими металлическими экранами , коаксиально вход щими один в Другой на рассто нии, обеспечивающем перекроггие зазора между основными электродами. В центре одного из основных электродов располагаетс поджигающий электродг ИзвестН но, что в пр моточном разр де, имеющем , место в разр днике, происходит пинчевание/ тока, т. е, сжатие тока к диаметру, определ емому отнощение газокинетического давлени плазмы газового разр да к магнитному , вследствие взаимодействи тока с собственным магнитным -падем, Если вокруг этого тока расположить металлнг ческий цилиндрический экран, то при вь сокой частоте,разр да, «оща rny milfA vacuum discharge is known, which contains main electrodes, which, in order to prevent plasma and metal vapors from acting on the separating them and the solids, are provided with hollow metal screens that coaxially enter one into the other at a distance that provides a gap between the main electrodes. It is known in the center of one of the main electrodes that the ignition electrode is known that in a continuous discharge, having a place in the discharge, a pinch / current occurs, i.e., the current is compressed to the diameter, determined by the ratio of the gas-kinetic pressure of the gas-discharge plasma to magnetically, due to the interaction of the current with its own magnetic dip. If a metalng cylindrical screen is positioned around this current, then at a high frequency, the discharge will be “felt rny milf

сло мала по сравнению с толщиной экрана, в нем индуцируютс большие токи, ,Вслёд ствие взаимодействи магнитных полежи индуцированных токов с магнитным полем разр дного тока происходит дополнительное сжатие токового шнур/э.The layer is small compared to the thickness of the screen, it induces large currents,. Due to the interaction of the magnetic fields of the induced currents with the magnetic field of the discharge current, the current cord / e is further compressed.

В результате сжати токового шнура происходит увеличение плотности тока в центре разр дника, что приводит к интенсивной эрозии основных и поджигающего электродов и, в конечном счете, к сокращению срока службы разр дника. При этом увеличиваетс индуктивность разр дника из-за уменыиени диаметра токовго шнура разр да. Кроме того, при наличии металЛнческ .огр экрана электрическа прочности разр дника снижаетс , так как искажаетс поле в разр дном промежутке (нарушаетс однородность) в месте торцсж экрана.As a result of the compression of the current cord, an increase in the current density in the center of the arrester occurs, which leads to intensive erosion of the main and igniting electrodes and, ultimately, to the shortening of the life of the arrester. In this case, the inductance of the discharge increases due to the reduction in the diameter of the discharge current cord. In addition, in the presence of a metal screen, the electrical strength of the discharge element decreases, since the field in the discharge gap is distorted (homogeneity is violated) at the place of the screen face.

Иель изобретени псжысить электрическую прочность, увеличить срок службы 0 Уменьшить индуктивность разр дника при коммутации больших импульсных токов в высокочастотн1ых а етйрйчГёскюГцёп зс;.; Это достигаетс тем, что экран вы полней из диэлектрика с высокой абл ционной способностью (например, иа оргстек ла), прикреплен к изол тору и профилирован так, что средней частью внутренней поверхности входит внутрь разр дного промежутка и зазоры между экраном и основными электродами составл ют от 0,1 до О,25 величины этого промежутка, а основные электроды имеют выступающие ра бочие части, причем в центральной части одного из основных электродов в ьшолкены :каналы дл откачки центральной области р р дного промежутка. На чертеже изображен предлагаемый разр дник. Диэлектрический экран 1 разр дника про филирован так, что средней частью внутренней поверхности входит внутрь разр дно го промежутка 2 с зазором с основными электродами 0,1-0,25 величины его проме жутка. Основные электроды 3 и 4 имеют выступающие плоско-параллельные рабочие части, которые вход т внутрь экрана с ука занным выше зазором так, что разр дный промежуток 2 полностью перекрываетс экраном . Зазор устанавливают по возможности минимальным (в указанных выще пределах ) , но так, чтобы не снижалась электрическа прочность разр дника, В основном электроде 3 выполнены каналы 5, предназначенные дл откачки обла сти между изол тором 6 и экраном 1 (экран 1 закрепл етс в трех точках к изол тору 6 по его окружности), расположенные по радиусу разр дника симметрично его оси. Диаметр, на котором расположены каналы 7, служащие дл откачки центра разр дного промежутка 2, может составл ть О,1-О,5 диаметра выступающей рабочей части основного электрода 3. Каналы 7 располагаютс симметрично оси разр дника . В центре основного электрода расположен вакуумпровод, 8, предназначенный дл общей откачки разр дника, через который вводитс поджигающий электрод 9, изолируемый изол тором-трубкой 1О, Каналы 5 располагаютс полностью выще плоскости торца экрана. Устройство работает следующим образом . Дл замыкани коммутируемой высокочастотной цепи на поджигающий электрод 9 подаетс стартовый импульс, который вызьюает пробой разр дного промежутка 2 между основными элостродами 3 и 4, В начальный момент развити разр д интен- ;сивно излучает жесткий ультрафиолет, ко|торый при взаимодействии с внутрег .и поверхностью диэлектрического эк.р&. вызьтает эмиссию частйй с поверхноствГ диэлектрика и их ионизацию. Вследствие этого вблизи внутренней поверхности экрана образуетс максимально провод ща область разр дника, куда и перебрасываетс разр д. Разр дный ток начинает касатьс внутренней поверхности экрана 1 и, вызыва интенсивное ее испарение, еще больще увеличивает число токоносителей и, следовательно , проводимость раф дника в этой области.Поскольку максимум проводимости разр дника вблизи экрана 1 поддерживает- с непрерывной абл цией диэлектрика экрана вследствие непрерьгоного воздействи на него разр да, основной разр д будет длительное врем удерживатьс в этой области. Длительному удержанию, разр д а вблизи диэлектрического экрана способствует такi же отсутствие вытеснени тока разр да к центру разр дника, которое наблюдаетс при наличии металлического экрана 1, в котором при высокой частоте разр да, когда глубина скин-сло мала по сравнению с толщиной экрана, индуцируютс больщие токи, взаимодействие магнитных полей ко- торых с магнитным полем тока разр5щника вызьгоает указанное вытеснение. Материал экрана 1 должен обладать высокой абл ционной способностью и желательно , чтобы в процессе разр да он самоочищалс при воздействии на него разр да (например, тефлон). Пр ма откачка области между изол тором 6 и экраном 1 (через каналы 5) преп тствует попаданию на изол тор 6 частиц, диффундируемых из области разр$щного промежутка 2 через зазоры основные электроды 3 и 4 - экран 1, Чем меньще эти зазоры (в указанных выще пределах), тем меньща во врем разр да диффузи частии и тем больше; следовательно, задерживаетс в области вблизи экрана газа, вл ющегос поставщиком токоносителей, что также способствует развитию и удержанию разр да вблизи внутренней поверхности экрана. Откачка по центу (через каналы 7) предотвращает развитие разр да в центре разр дника за счет обеднени -; центральной области разр$щного промежутка потенциальными токоносител ми, что также предохран ет от разрушени поджигающий электрод 9 изоштрр-трубку 1О. вследствие протекани тока разр да в илиндрической области экрана 1, диаметр которой всего в 1,5-1,7 раза меньше диаметра разр дника, уменьшаетс индуктивг-кость разр дника. Уменьшение индуктивност разр дника в 2-3 раза достигаетс также эа счет того, что отсутствие искажени пол в разр дном промежутк;е 2 при наличии диэлектрического экрана позвол ет уменьшить высоту разр дника в 2-3 раза. Предметизобретени Вакуумньй разр дник дл коммутации больших импульсных токов в высокочастотных электрических цеп х, содержащий основ ные электроды, раздел ющий их изол тор, поджигающий электрод, цилиндрический экран, каналы в основном электроде дл откачки кольцевого пространства между экраном и йзо трром, отличающийс тем, что, с делью увеличени электрической прочности и срока службы, а также уменьшени индуктивности разр дни- ка при коммутации токов в высокочастотных электрических цеп х, экран выполнен из диэлектрика с высокой абл ционной способностью , прикреплен к изол тору и про- филирован так, чуо средней частью внутрен ней шовер;:1 ности входит внутрь разр дного;- промежутка с зазором с основными электродами 0,1-0,25 величины разр дного промежутку, а в центральной части одного из основных электродов выполнены каналы дл откачки центральной области разi р дного промежутка,.The invention of the invention is to increase the dielectric strength, to increase the service life. 0 Reduce the inductance of the arrester when switching high impulse currents in high-frequency and electrical radiation; This is achieved by the fact that the shield is made of a dielectric with a high ablative capacity (for example, Plexiglas), is attached to the insulator and is shaped so that the middle part of the inner surface enters the discharge gap and the gaps between the shield and the main electrodes are from 0.1 to O, 25 values of this gap, and the main electrodes have protruding working parts, and in the central part of one of the main electrodes are split: channels for pumping out the central region of a regular gap. The drawing shows the proposed pattern. The dielectric screen 1 of the discharge plate is profiled in such a way that the middle part of the inner surface enters inside the discharge gap 2 with a gap with the main electrodes of 0.1–0.25 in the size of its gap. The main electrodes 3 and 4 have protruding plane-parallel working parts, which enter the inside of the screen with the gap indicated above so that the discharge gap 2 completely overlaps the screen. The gap is set as low as possible (in the range indicated above), but so that the electrical strength of the arrester does not decrease. The main electrode 3 has channels 5 designed to pump the area between insulator 6 and screen 1 (screen 1 is fixed in three points to insulator 6 along its circumference) located along the radius of the arrester symmetrically with its axis. The diameter on which the channels 7 are located, which serve to pump out the center of the discharge gap 2, may be O, 1-O, 5 of the diameter of the projecting working part of the main electrode 3. The channels 7 are located symmetrically with the axis of the discharge. At the center of the main electrode is a vacuum line, 8, designed for general pumping of the discharge through which the firing electrode 9 is introduced, insulated by the insulator-tube 1O, Channels 5 are located completely above the plane of the screen end. The device works as follows. To close the switched high-frequency circuit, a starting pulse is applied to the ignition electrode 9, which causes a breakdown of the discharge gap 2 between the main electrodes 3 and 4. At the initial moment of development, the discharge intensely emits a hard ultraviolet, which, when interacting with the inner air and surface dielectric eq. &. causes the emission of parts from the surface of the dielectric and their ionization. As a result, near the inner surface of the screen, the most conductive area of the gaps is formed, where the discharge is transferred. The discharge current begins to touch the inner surface of the screen 1 and, causing its intense evaporation, increases the number of current carriers and, consequently, the conductivity of the diffuser in this Since the maximum conductivity of the discharge near the screen 1 is supported, with the continuous dielectric ablation of the screen due to the non-direct impact of the discharge, the main discharge will be time spent in this area. Long retention, discharge and near the dielectric screen also contributes to the absence of discharge current discharge to the center of the discharge, which is observed in the presence of a metal screen 1, in which at a high discharge frequency, when the depth of the skin layer is small compared with the thickness of the screen, large currents are induced, the interaction of the magnetic fields of which with the magnetic field of the discharger current causes the indicated displacement. The screen material 1 must have a high ablation capacity and it is desirable that during the discharge process it self-cleans when it is exposed to the discharge (for example, Teflon). Direct pumping of the area between the insulator 6 and the screen 1 (through the channels 5) prevents particles 6 that diffuse from the gap area 2 through the gaps between the main electrodes 3 and 4 - the screen 1 to hit the insulator. The smaller these gaps (in the range specified above), the smaller during the discharge diffusion of the part and the more; therefore, it is delayed in the region near the gas screen, which is the supplier of current carriers, which also contributes to the development and retention of the discharge near the inner surface of the screen. Pumping by cent (via channels 7) prevents the development of a discharge in the center of the discharge due to depletion; the central region of the spacing gap by potential current carriers, which also protects the igniting electrode 9 from the destruction of the IO from the destruction. due to the flow of the discharge current in the cylindrical area of the screen 1, whose diameter is only 1.5-1.7 times smaller than the diameter of the discharge, the inductance of the discharge decreases. A decrease in the inductance of the discharge by a factor of 2–3 is also achieved by the fact that the absence of a field distortion in the discharge gap; Subject matter Vacuum discharger for switching high impulse currents in high-frequency electric circuits, containing main electrodes, separator, isolating them, igniting electrode, cylindrical screen, channels in the main electrode for pumping out the annular space between the screen and the screen, characterized in , in order to increase the electrical strength and service life, as well as decrease the discharge inductance when switching currents in high-frequency electric circuits, the screen is made of a dielectric with a high ablative ability, attached to the insulator and profiled so that the central part of the inner shoe is chuo;: 1 enters the inside of the discharge; - the gap with the gap with the main electrodes is 0.1-0.25 of the discharge gap, and In the central part of one of the main electrodes, channels are made for pumping out the central region of a spacing gap.