SU725110A1 - Heavy-current cutt-off device - Google Patents
Heavy-current cutt-off device Download PDFInfo
- Publication number
- SU725110A1 SU725110A1 SU782568264A SU2568264A SU725110A1 SU 725110 A1 SU725110 A1 SU 725110A1 SU 782568264 A SU782568264 A SU 782568264A SU 2568264 A SU2568264 A SU 2568264A SU 725110 A1 SU725110 A1 SU 725110A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- dielectric
- conductor
- current
- switch
- conductors
- Prior art date
Links
Description
1one
Изобретение, относитс к коммутаторам сильных токов. Быстрое выключение сильных токов представл ет большой интерес дл мощных индуктивных накопителей энергии, используемых, например, дл питани импульсных ускорителей электронов, лазеров, установок высокотемпературной плазмы.The invention relates to high current switches. The fast switching off of high currents is of great interest for high-power inductive energy storage devices used, for example, to power pulsed electron accelerators, lasers, and high-temperature plasma installations.
Прототипом изобретени вл етс устройство 1, Б котором между массивными проводниками, к которым подводитс прерываемый ток, закреплены тонкие проводники в виде набора проволок или фолы, помещенных в диэлектрическую среду; В известных устройствах толщина проводника выбираетс из услови , чтобы при рабочих плотност х токов происходил взрыв проводника, и обычно составл ет 10 см. В качестве диэлектриков используют инертные материалы - песок (АЬОз), полимеры. При этом уменьшаетс возможность пробо из-за столкновений электронов с образующимис из диэлектрика молекулами газа и со стенками канала, образующегос при взрыве проводника в диэлектрике .The prototype of the invention is device 1, which between the massive conductors, to which the interrupted current is supplied, is fixed thin conductors in the form of a set of wires or fouls placed in a dielectric medium; In known devices, the thickness of the conductor is chosen from the condition that an explosive conductor explodes at operating current densities, and is usually 10 cm. Inert materials such as sand (ABO3), polymers are used as dielectrics. This reduces the possibility of breakdown due to collisions of electrons with gas molecules forming from a dielectric and with the channel walls that form when a conductor explodes in a dielectric.
Указанное усоверщенствование уменьшает веро тность пробо во врем коммутации , но совершенно не снижает, а скорее увеличивает потери энергии в коммутаторе, This improvement reduces the likelihood of breakdown during switching, but does not completely reduce, but rather increases the energy loss in the switch,
так как вместе с взрывом проводника происход т расходование энергии на нагрев, разрушение и испарение части диэлектрика .since together with the explosion of the conductor, energy is expended on heating, destruction and evaporation of a part of the dielectric.
Цель изобретени - снизить потерю электрической энергии и повысить пробойное напр жение коммутатора, состо щего из проводника, помещенного в диэлектрик.The purpose of the invention is to reduce the loss of electrical energy and increase the breakdown voltage of a switch consisting of a conductor placed in a dielectric.
Эта цель осуществл етс тем, что проводник выполнен в виде набора разделенных сло ми диэлектрика пленок толщинойThis goal is achieved by the fact that the conductor is made in the form of a set of films separated by dielectric layers
- , где т - врем разрыва тока, аи - -, where t - current breaking time, au -
скорость распространени реакции горени металла. В качестве материалов проводников и диэлектриков могут быть использованы компоненты пиротехнических составов . В качестве материала проводника выбран алюминий, а в качестве материала диэлектрика - сера.the rate of propagation of the metal burning reaction. As materials of conductors and dielectrics, components of pyrotechnic compositions can be used. Aluminum was chosen as the conductor material, and sulfur as the dielectric material.
На чертеже изображена схема устройства дл выключение тока.The drawing shows a diagram of the device for switching off the current.
Между массивными проводниками 1, к которым подводитс прерываемый ток, закреплены проводники 2 в виде набора тонких пленок, разделенных сло ми 3 диэлектрика . Параметры и режим подбирают такими, чтобы при нагреве током проводник быстро вступил в химическую реакцию с диэлектриком. В этом случае объем.Between the massive conductors 1, to which the interrupted current is supplied, the conductors 2 are fixed in the form of a set of thin films separated by layers of dielectric 3. The parameters and mode are selected so that when heated by a current, the conductor quickly enters into a chemical reaction with a dielectric. In this case, the volume.
занимаемый проводником, быстро заполн етс непровод щими продуктами реакции , преп тствующими электрическому пробою. При этом в данном случае электрическа энерги тратитс только дл нагрева металла и прилегающего тонкого сло диэлектрика до температуры инициировани реакции; в дальнейщем реакци поддерживаетс собственным тепловыделением ,occupied by the conductor, is quickly filled with non-conducting reaction products that prevent electrical breakdown. In this case, the electrical energy is spent only to heat the metal and the adjacent thin dielectric layer to the temperature of initiation of the reaction; the further reaction is supported by its own heat generation,
Примером реализации устройства может служить коммутатор, в котором листки тонких алюминиевых плеиок обжаты окислами железа. Химическа реакци , котора может осуществл тьс в такой системе, аналогична реакции, происход щей при горении типичных пиротехнических составов - термитов, состо щих из прессованных смесей мелкодисперсных порошков металлов и окислов. Реакци сводитс к окислению активного металла кислородом окисла менее активного металла. Услови реакции подбирают такими (избыток окисла), чтобы в результате неполной реакции образовались смеси окислов металлов - плохо провод щие шлаки. Примером возможных дл использовани в указанных цел х пиротехнических смесей могут быть известиые системы: (FezOa, А1), (МпОг, А1), (СггОз, А1), (S, А1), (Si02, М), (Zr, ВаСг04).An example of a device implementation is a switch in which sheets of thin aluminum platens are compressed with iron oxides. A chemical reaction that can be carried out in such a system is similar to the reaction that occurs during the combustion of typical pyrotechnic compositions, termites, consisting of pressed mixtures of fine powders of metals and oxides. The reaction is reduced to the oxidation of the active metal by the oxygen of the oxide of the less active metal. The reaction conditions are selected such (excess oxide) so that as a result of an incomplete reaction, mixtures of metal oxides are formed — poorly conducting slags. Examples of possible pyrotechnic mixtures to be used for these purposes are: lime systems: (FezOa, A1), (MnOg, A1), (CrgOz, A1), (S, A1), (Si02, M), (Zr, BaSg04) .
Скорость горени этих систем примерно по пор дку величины 1 см/с. Поэтому, чтобы за счет химической реакции разрыв тока произощел достаточно быстро, проводник должен находитьс в мелкодисперсном состо нии. Например, дл обеспечени времени разрыва тока т 10 -10 с, характерный размер проводника должен бытьThe burning rate of these systems is approximately in the order of 1 cm / s. Therefore, in order for a current to break through the chemical reaction quickly enough, the conductor must be in a finely dispersed state. For example, in order to provide a current rupture time of 10-10 s, the characteristic size of the conductor should be
10-100 А. Дл создани комму 10-100 A. For creating a comm
татора на большие токи необходимо иметь относительно малое полное сопротивление проводников, вход щих в коммутатор. С целью уменьшени размеров конструкций коммутатор должен состо ть из. чередующихс пленок проводника (горючего) с толщиной б и диэлектрика (окислител ). Полное сопротивление параллельно включенных слоев проводника выбираетс достаточно малым, чтобы при максимальном используемом токе не происходил чисто электрический взрыв проводника. Пленки диэлектрика должны быть примерно такой же величины, как и металл дл обеспечени достаточно полного перехода металла в диэлектрик при химической реакции иагретого током металла. Дл обеспечени For large currents, it is necessary to have a relatively small impedance of conductors entering the switch. In order to reduce the size of structures, the switch should consist of. alternating conductor (fuel) films with thickness b and a dielectric (oxidizer). The impedance of parallel-connected conductor layers is chosen small enough so that at the maximum current used, no pure electrical conductor explosion occurs. The dielectric films should be approximately the same size as the metal to ensure a sufficiently complete transition of the metal to the dielectric during a chemical reaction of a metal heated with a current. To ensure
механической прочности коммутатора толщина пленок окислител может значительно превосходить толщину пленок металла. При этом, однако, соответственно возрастают поперечные размеры и потери электрической энергии на предварительный нагрев проводника до температуры инициировани быстрой химической реакции из-за больщого теплоотвода от проводника в диэлектрик . Необходимый . композиционный проводник, включающий в себ набор чередующихс тонких провод щих и изолирующих слоев, располагающихс вдоль направлени движени тока, может быть изготовлен методом последовательного напылени слоев металла и диэлектрика. При этом маска дл напылени металла должна иметь несколько больший продольный размер по сравнению с маской дл напылени диэлектрика, чтобы на торцах образовались металлические контакты, обеспечивающие соединени со всеми провод щими сло ми.The mechanical strength of the switch thickness of the oxidizer films can significantly exceed the thickness of the metal films. At the same time, however, the transverse dimensions and electric energy losses increase due to the conductor preheating to the temperature of initiating a fast chemical reaction due to the large heat sink from the conductor to the dielectric. Needed. A composite conductor comprising a set of alternating thin conductive and insulating layers arranged along the direction of current flow can be made by successive sputtering of layers of metal and dielectric. In this case, the metal spraying mask should have a slightly larger longitudinal dimension as compared to the dielectric spraying mask so that metal contacts are formed at the ends, providing connections with all the conductive layers.
Таким образом, выбор материалов, раз-меров и расположени элементов проводников и диэлектрика дает возможность создать выключатель сильного электрическогЬ тока с повышенным по сравнению с известными конструкци ми пробойным напр жением и с меньшей величиной потери электрической энергии.Thus, the choice of materials, dimensions and arrangement of the elements of conductors and dielectric makes it possible to create a switch of strong electric current with a higher breakdown voltage than the known designs and with a smaller amount of electric energy loss.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782568264A SU725110A1 (en) | 1978-01-11 | 1978-01-11 | Heavy-current cutt-off device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782568264A SU725110A1 (en) | 1978-01-11 | 1978-01-11 | Heavy-current cutt-off device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU725110A1 true SU725110A1 (en) | 1980-03-30 |
Family
ID=20743923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782568264A SU725110A1 (en) | 1978-01-11 | 1978-01-11 | Heavy-current cutt-off device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU725110A1 (en) |
-
1978
- 1978-01-11 SU SU782568264A patent/SU725110A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Schulman et al. | Effect of an axial magnetic field upon the development of the vacuum arc between opening electric currents (currents read contacts) | |
US8692149B2 (en) | Low-voltage, medium-voltage or high-voltage switchgear assembly having a short-circuiting system | |
US4353012A (en) | Pulse injection starting for high intensity discharge metal halide lamps | |
SU725110A1 (en) | Heavy-current cutt-off device | |
US3835274A (en) | Contact system for a high-voltage circuit breaker | |
US3509404A (en) | Vacuum arc devices with doubly reentrant coaxial arc-electrode structure | |
US4291255A (en) | Plasma switch | |
US6965629B2 (en) | Method and apparatus for initiating a pulsed arc discharge for nanopowder synthesis | |
US4063130A (en) | Low impedance electron-beam controlled discharge switching system | |
US2953718A (en) | Apparatus and method for generating high temperatures | |
US3249800A (en) | Fast acting switch utilizing a vaporizable wire | |
US4538088A (en) | Spark gap device | |
US20080006521A1 (en) | Method for initiating a pulsed arc discharge for nanopowder synthesis | |
US3851290A (en) | Fuse | |
US3303376A (en) | Triggered vacuum gap device employing gas evolving electrodes | |
US3891813A (en) | EHV circuit breaker utilizing gallium cathode ignitrons for synchronous closing | |
US3783212A (en) | Contacts for use in vacuum switch arrangements | |
US4151391A (en) | Contact arrangement for a pressurized gas circuit breaker | |
GB1594897A (en) | Vacuum gap device | |
US4130782A (en) | High voltage d-c vacuum interrupter device with magnetic control of interrupter impedance | |
JPH0864098A (en) | Low-voltage ac contactor with high-voltage recovery performance | |
SU873321A1 (en) | Electromechanical switch for shorting discharge circuits | |
RU1314851C (en) | Explosion-initiated current breaker | |
RU2207647C1 (en) | Switching device | |
JPH0222494B2 (en) |