Claims (2)
Изобр тение относитс к импульсной технике, а именно к управл емым разр дникам, и может быть использовано в качестве коммутатора в цеп х дл формировани сильноточных импульсов тока иСили )высоковольтного напр жени . Известен многоканальный разр дник, наполненный газом под давлением,содер жащий два противолежащих основных электрода и размещенные.в каналах одкого из основных электродов управл ющие электроды (.УЭ) в виде стержней l При одновременной подаче на УЭ импульсов напр жени с крутым фронтом и с обратной пол рностью по отношению к пол рности потенциала второго основного электрода в разр днике между основными электродами инициируютс параллельные разр дные каналы. Недостатком такого разр дника вл етс узкий диапазон рабочего напр жени составл ющий около 20% по отношению к напр жению управл емого пробо промежутка между основными электродами. Кроме того общий ток распредел етс по каналам неравномерно - ток в одном канале в два раза превосходит ток в другом канапе. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс многоканальный разр дник, наполненный газом и сод-ержащий два основных противосто щих электрода и р д распол ожен1й.1х между ними угфавл ющйх электрода с острыми кромками, подключенных к блоку под жиг а 2. Управл ЕОЩие электроды размещены в зазоре между основными электродами по эквипотенциальной поверхности так, что УЭ не нарушают распределение электрического пол в зазоре. При резком изменении посредством блока поджига пол рности потенциала УЭ возмущаетс распределение электрического пол в окрестности каждого управл ющего электрода и на острых кпомк;ах УЭ создаетс электрическое поле с величиной напр женности, многократно превьшающей пробивную напр женность газа-при рабочем давлении. Эти факторы способствуют быстроь{у инициированию параллельных разр дных каналов по числу управл кщих электродов. Тако разр д1шк имеет больший диапазон:изме нени рабочего напр жени и более равномерное распределение общего тока по каналам. Недостатком этого разр дника вл етс больша прот)1женность его основных электродов и следовательно большие габариты разр дника(в шестиканальном прототипе основные электроды имеют длину по 50 см).Св зано это с тем,что смежные каналы должны быть разнесет на такое рассто ние один от другого, чтобы выпол)-;ллось соотнош ,ii.K+0,0-b3, где ДТ - разброс времени задержки пробо промежутка меж ду основными электродами врем роста тока через разр дный канал между уровн ми 0,1 и 0,9 от амплитудного значени то ка; - врем прохождени электр магнитной волной трассто ни между смежными каналами . Ти1шчные значени ДХ и-Ьу дл одиночного искрового канала в газе п давлением при коммутации низкоимпедансных цепей составл ют соответственно около 210и 15 10 Следовательно tg 0,5 с. Так как скорость распространени электро магнитной волны в газе равна 1Сг то рассто ние В между соседними каналами в разр днике, соответствующее интервалу времени Ч э равно В SiC--tg 5: 3.,5rlO -;:d5 см, в обоих описанных выше разр дниках рассто ние между соседними каналами с учетом р да конкретных условий выбрано по 8 см. Потребностью насто щего времени вл етс уменьшение индуктивности многоканальных разр дников и увеличение скорости нарастани тока через них,что достигаетс созданием между электродами несколь ких дес тков дискретно распределенных разр дных каналов, В известных , многоканальных разр дниках это приводит к увеличению их габаритов и 7 массы, к усложнению изготовлени и повышению трудоемкости эксплуатации. Целью изобретени вл етс уменьшение габаритов многоканального разр дника путем уменьшени рассто ни между смежными каналами в нем. Данна цель достигаетс тем, что в многоканальном разр днике, содержащем два основных противосто щих электрода, и р д расположенных между ними управл ющих электродов с острыми боковыми кромками, каждый управл ющий электрод снабжен насаженным на него трубчатым изол тором, выполненным из материала с высокой диэлектрической проницаемостью , который примыкает торцами к торцам основным электродом, а внутренней поверхностью - к кромке управл ющего электрода, Кроме того, управл ющие электроды могут быть выполнены со сквозными отверсти ми , а трубчатые изол торы - с провод щими покрыти ми на торцах. При таком выполнении многоканального разр дника уменьшаютс его габа-j риты из-за сокращени рассто ни между смежными разр дными | каналами, так как в охватывающем управл ющий электрод изол торе с высокой относительной диэлектрической проницаемости его материала скорость распространени электромагнитной волны уменьшаетс по сравнению с ее скоростью в газе, а значит возрастает врем -.д прохождени волны через стенку трубчатого изол тора по сравнению с временем прохождени волной этого рассто ни в газе. Следовательно может быть уменьшена длина основных электродов, каналы ме ду которыми размещены в один р д, или уменьшена площадь электродов, при многор дном расположении каналов, а значит уменьшены и габариты разр дника в целом. Примыкание острых кромок УЭ к поверхности трубчатых изол торов способствует при подаче управл ющего импульса запуска более быстрому росту, по сравнению с ростом в прототипе, напр жености электрического пол на кромках, что ускор ет развитие разр дных каналов и уменьшает разброс ДТ времени задержки пробо , т, е. дополнительно сокращает рассто ние 6 между смежными каналами. Так как разр дники заполн ютс газом обычно под давлением ci 10 ат, то действующие на электроды больших размеров усили составл ют несколько тонн. Дл предотвращени деформации электродов и создани механически прочной и надежной конструкции разр дника приходитс усиливать все нагруженные детали разр дника и увеличйвать число и размеры крепежных элементов. Поэтому уменьшение размеров основных электродов приводит к дополнительному уменьшению габарито разр дника. Управл ннцие электроды могут быть выполнены с отверсти ми, через кото рые сообщаютс обе части полости трубчатого изол тора, разделеннные данным электродом. Так как разр д развиваетс сначала быстрее между одним из основных электродов и управ л квцим, то излучение из этого разр да через отверсти в управл ющем электроде ускор ет пробой промежутка между вторым основным электродом и управл ющим электродом и уменьшает таким образом разброс Д С времени задержки перемыкани разр дным каналом основных электродов, что позвол ет дополнительно сократить рассто ние между смежными каналами. Трубчатые изол торы могут быть выполнены с провод щими покрытием на торцах, например в виде сло возженного серебра. Это повьпаает электрическую прочность многоканального разр дника, так как в газовой п слойке между торцами и соединенными ними основными электродами не возни- кает повышени напр женность электрического пол , инициирук ца неуправ л емый пробой. На фиг. 1 показан предлагаемой мн гоканапьный разр дник с трем управл щими электродами(УЭ), фронтальный раз рез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Разр дник содержит два основных электрода 1 и 2. Между ними размеще ны на одинаковом рассто нии от элек рода 1, составл ющем, например, 30% от промежутка между электродами 1 и 2, управл нзщие электрожы(УЭ)3 в ви провод щих тонких дисков с острыми кромками. Каждый, диск охвачен трубчатым изол тором 4 в виде кольца, н пример, из розионно-стойкого к разр дам цирлсонат-титаната свинца, имеющ го относительную диэлектрическую проницаемость . 1500. Острые kpo ки калщого УЭ касаютс поверхности своего изол тора. В дисках управл ю щих электродов выполнены отверсти ( см. фиг. 2),Торцы изол торов покрыты тонким слоем металла и прнь4 кают к электродам 1 и 2. В заземленном электроде 1 вьшолнены сквозные каналы и через них введены проводники, на каждом из которых укреплен УЭ. Разр дник работает следующим образом . На электрод 2 подаетс основное напр жение, например, положительного знака относительно электрода 1. Одновременно к всем УЗ прикладываетс напр жение, составл ющее такую часть от основного напр жени , какую част составл ет рассто ние ot электрода 1до УЭ по отношению к промежутку между электродами 1 и 2. При этом УЭ оказываютс совпадающими с эквипотенциальной поверхностью, соответствующей потенциалу на УЭ, и они в исходном состо нии почти не возмущают распределение электрического пол . Чем тоньше УЭ, тем слабее возмущение. Эквипотенциалы пересекают стенки трубчатых изол торов под углом около 90 толщины стенок которых много меньше прот женности основмлх электродов, поэтому изол торы не вли ют на положение эквипотенциалей. Дл срабатывани разр дника одновременно на все УЭ подаетс импульсное напр жение с крутым фронтом и с отрицательной пол рностью , обратной начальной пол рности потенциала на УЭ, т.е. между УЭ и основным э тектродом 2 создаетс повышенна разность потенциалов. Это резко нарушает распределение пол УЭ и основными электродами. На кромках УЭ создаетс высока напр женность пол дополнительно увеличивающа с в микрозазорах между кромками и изол тором из-за большого значени относительной диэлектрической проницаемости из-за большого значени относительной диэлектрической проницаемости изол тора. В результате автоэлектронной эмиссии с кромок и перенапр жени зазора по внутренней поверхности изол тора между каждым УЭ и электродом 2 возникает скольз щий диффузный или многоискровой разр д, что приводит после приложени разности потенциалов между УЭ и электродами 1 и перенапр жени этих промежутков - к одновременному -пробою их и перемыканию электродов 1 2параллельными разр дными каналами. 77 Так как трубчатые изол торы выполйены из материала с величиной относительной диэлектрической проницаемости -1500, скорость распространени электромагнитной волны в котором меньше в т/б 39 раз по сравнению с ее скоростью в газе, то во столько же раз может быть уменьшено рассто к e между смежными каналами по сравнению с этим рассто нием в прототипе Зан тый стенкой трубчатого изол тора участок между основными электродами имеет уменьшенное волновое сопротивление по сравнению с волновым сопротивлением участков с газовой изол цией и увеличенную плотность запасенной электрической энергии. Поэтому потребл ема на развитие и формирование канала разр да в полости каждого изол тора электрическа эгерги отбираетс от окружающего канал низкоимпедансного участка оказыва сь достаточной дл этого физического процесса, и потому не требуетс подводить энергию к каждому каналу от внешнего накопител через индуктивные цепи, что дополнительно ускор ет и стабилизирует через кавдый канал, уменьша разброс Д 2 времени задержки пробо каналом промежутка между основным электродами и способству дополнительному Уменьшению рассто ни межд.у смежными каналами. Чем больше величина диэлект рической проницаемости материала труб чатых изол торов, тем эффективнее работает разр дник. Выполнение управл ющих электродов с отверсти ми например как это показано на чертеже, позвол ет взаимно облучать разр дами поверхность своего изол тора в обеих его полост х разделенных УЭ. Это ускор ет развитие данного токового канала и уменьшает разброс Ди времени задержки перемыкани им основных электродов. Испь тани макета трехканального воздушного разр дника с трубчатыми из л торами из текстолита (8)вы полненного аналогично показанному на фиг.1, показали, что при сокращении длины электродов в 3 раза по сравнению с длиной при отсутствии трубчатых изол торов, все каналы включаютс синхронно, равномерность распределени общего тока по каналам выше (отклонение от среднего тока не более 8 5%}, а диапазон рабочего напр жени шире. Таким образом, в предлагаемом многоканальном разр днике в несколько раз уменьшены габариты, например диаметр или длина основных электродов , путем уменьшени рассто ни между смежными разр дными каналами и дополнительно из-за снижени усилий, которые прикладываютс к детал м многоканального разр дника. Кроме того, уменьшена масса разр дника, упрощены его устройства и изготовле-. ние, снижена трудоемкость эксплуатации . Многоканальный разр дник перспективен дл применени в качестве низкоиндуктивного малогабаритного точно управл емого коммутатора в сильноточных высоковольтных цеп х. Формула изобретени 1.Многоканальный разр дник, содержащий два основных противосто щих электрода и р д расположенных между ними управл ющих электродов с острыми боковыми кромками, подключенных к блоку поджига , отличающийс тем ,что, с целью у 1еньшени габаритов , управл к ций электрод снабжен насаженным на него трубчатым изол тором, выполненным из материала с высокой диэлектрической проницаемостью , торцы которого примыкают к торцам основных электродов. 2.Разр дник по п. 1, отличающийс тем, что управл ющие электроды выполнены со сквозными отверсти ми. 3.Разр дник по п. 1 и 2, о т л ичающийс тем, что трубчатые изол торы выполнены с провод щими покрыти ми на торцах. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Ельчанинов А. С. и др. Многоискрова работа метавольного тригатрона , ПТЭ, 1974, № 2, стр. 103. The invention relates to a pulse technique, namely to controlled dischargers, and can be used as a switch in the circuits to form high-current current pulses (Sili) of a high-voltage voltage. A multichannel gaseous discharge filled with gas under pressure, containing two opposite main electrodes and placed in the channels of one of the main electrodes, control electrodes (.EM) in the form of rods l When voltage pulses with a steep front and reverse are applied simultaneously to the CE polarity with respect to the polarity of the potential of the second main electrode in the discharge between the main electrodes, parallel discharge channels are initiated. The disadvantage of such a discharge is a narrow operating voltage range of about 20% relative to the voltage of the controlled breakdown of the gap between the main electrodes. In addition, the total current is distributed unevenly across the channels — the current in one channel is twice the current in the other canape. The closest to the proposed technical entity is a multichannel discharge filled with gas and containing two main opposing electrodes and a series of live 1 x between them angled electrodes with sharp edges connected to the unit under fire 2. Control The electrodes are placed in the gap between the main electrodes along the equipotential surface so that the UE does not disturb the distribution of the electric field in the gap. With a sharp change by means of the ignition unit of the polarity of the UE potential, the distribution of the electric field in the vicinity of each control electrode and on sharp cells is disturbed, and the UE creates an electric field with a magnitude that exceeds the breakdown gas-working pressure many times. These factors contribute quickly to the initiation of parallel discharge channels according to the number of control electrodes. This type of discharge has a wider range: changes in the operating voltage and a more uniform distribution of the total current across the channels. The disadvantage of this discharge is the large prototype of its main electrodes and therefore the size of the discharge (in the six-channel prototype, the main electrodes have a length of 50 cm). This is due to the fact that the adjacent channels must be separated by one distance from another, to perform) -; ratio, ii.K + 0,0-b3, where DT is the spread of the delay time of the gap between the main electrodes; the time of current growth through the discharge channel between the levels of 0.1 and 0.9 from amplitude value of ka; - the travel time of the electron magnetic wave between the adjacent channels. The current TL and Ly values for a single spark channel in a gas and pressure for switching low-impedance circuits are about 210 and 15 10, respectively. Therefore, tg is 0.5 s. Since the propagation velocity of an electromagnetic wave in a gas is 1Cg, the distance B between adjacent channels in the discharge corresponding to the time interval is equal to B SiC - tg 5: 3., 5rlO -;: d5 cm, in both of the above described bits In the distance between adjacent channels, taking into account a number of specific conditions, selected by 8 cm. The need of the present time is to reduce the inductance of multichannel gaps and to increase the rate of current increase through them, which is achieved by creating several tens of electrodes between the electrodes. divided discharge channels, in known multi arrester, this leads to an increase in their size and weight 7, complicates the manufacturing and increase the complexity of operation. The aim of the invention is to reduce the dimensions of a multichannel spark by reducing the distance between adjacent channels in it. This goal is achieved by the fact that in a multi-channel gage containing two main opposing electrodes and a series of control electrodes with sharp side edges between them, each control electrode is equipped with a tubular insulator mounted on it made of high dielectric material. permeability, which is adjacent the ends to the ends of the main electrode, and the inner surface - to the edge of the control electrode; In addition, the control electrodes can be made with through holes , and tubular insulators with conductive coatings on the ends. With such a multi-channel discharge, its dimensions are reduced due to the shortening of the distance between adjacent bits | channels, since in the insulator covering the control electrode with a high relative dielectric constant of its material, the velocity of propagation of an electromagnetic wave decreases as compared to its velocity in a gas, and hence the time-of wave travels through the wall of a tubular insulator increases compared to the passage time a wave of this distance in gas. Consequently, the length of the main electrodes can be reduced, the channels between which are placed in one row, or the area of the electrodes is reduced, with a multi-channel arrangement, and hence the size of the discharge as a whole is reduced. The junction of the sharp edges of the UE to the surface of the tubular insulators contributes to a faster growth, as compared to the growth in the prototype, of the electric field on the edges, which accelerates the development of discharge channels and reduces the delay time of the sample, t , e. further reduces the distance 6 between adjacent channels. Since the dischargers are filled with gas, usually at a pressure of ci 10 atm, the forces acting on the electrodes of large dimensions are several tons. In order to prevent deformation of the electrodes and create a mechanically strong and reliable design of the gaps, it is necessary to strengthen all loaded parts of the gaps and increase the number and size of the fastening elements. Therefore, a reduction in the size of the main electrodes leads to an additional decrease in the size of the gaps. The control electrodes can be made with openings through which both parts of the cavity of the tubular insulator, which are separated by the given electrode, communicate. Since the discharge first develops faster between one of the main electrodes and the QCV control, the radiation from this discharge through the holes in the control electrode accelerates the breakdown of the gap between the second main electrode and the control electrode and thus reduces the spread of the delay time bridging by the bit channel of the main electrodes, which makes it possible to further reduce the distance between adjacent channels. Tubular insulators can be made with conductive coatings on the ends, for example, in the form of a burnt silver layer. This is equal to the electrical strength of the multichannel arrester, since in the gas layer between the ends and the main electrodes connected by them there is no increase in the strength of the electric field initiated by the uncontrolled breakdown. FIG. Figure 1 shows the proposed multi-drop suppression with three control electrodes (CI), front cut; in fig. 2 shows section A-A in FIG. The arrester contains two main electrodes 1 and 2. Between them are placed at the same distance from the electrode 1, constituting, for example, 30% of the gap between the electrodes 1 and 2, the control electrodes (CI) 3 in the conductors are thin disks with sharp edges. Each disk is covered by a tubular insulator 4 in the form of a ring, for example, of lead-resistant tsirlsonat-titanate, which is resistant to discharge and has a relative dielectric constant. 1500. Acute kpo ki kasalny UE touch the surface of its insulator. Holes are made in the disks of the control electrodes (see Fig. 2). The ends of the insulators are covered with a thin layer of metal and pass to electrodes 1 and 2. In the grounded electrode 1, through channels are made and conductors are inserted through them, each of which is fixed UE The discharge works as follows. The main voltage is applied to the electrode 2, for example, a positive sign with respect to the electrode 1. At the same time, a voltage is applied to all ultrasound, which is such a part of the main voltage, which part is the distance ot of the electrode 1 to the RE with respect to the gap between the electrodes 1 and 2. At the same time, the CEs coincide with the equipotential surface corresponding to the potential on the CEs, and in the initial state they almost do not disturb the distribution of the electric field. The thinner the UE, the weaker the disturbance. The equipotentials cross the walls of the tubular insulators at an angle of about 90 whose wall thickness is much smaller than the length of the basic electrodes, so the insulators do not affect the position of the equipotentials. To trigger the glitter, a pulse voltage with a steep front and with a negative polarity opposite to the initial polarity of the potential at the UE, i.e. an increased potential difference is created between the UE and the main electrode 2. This dramatically disrupts the distribution of the UE floor and the main electrodes. At the edges of the UE, a high field strength is created, which additionally increases in the micro gaps between the edges and the insulator due to the large value of the relative dielectric constant due to the large value of the relative dielectric constant of the insulator. As a result of field emission from edges and overvoltage of the gap, a sliding diffuse or multi-spark discharge appears on the inner surface of the insulator between each RE and electrode 2, which results after the application of the potential difference between the RE and electrodes 1 and overvoltage of these gaps - simultaneously breaking them and bridging the electrodes with 1 2 parallel discharge channels. 77 Since tubular insulators are spun from a material with a relative dielectric constant of -1500, the propagation speed of an electromagnetic wave in which is less in t / b 39 times as compared to its velocity in a gas, the distance to e between adjacent channels in comparison with this distance in the prototype The section between the main electrodes occupied by the wall of the tubular insulator has a reduced characteristic impedance compared to the characteristic impedance of the sections with gas insulation and increased density of stored electrical energy. Therefore, the electric egergy consumed for the development and formation of the discharge channel in the cavity of each insulator is selected from the low-impedance section of the channel, which is sufficient for this physical process, and therefore it is not necessary to supply energy to each channel from the external storage device through inductive circuits, which additionally accelerates em and stabilizes through the channel, reducing the variation of the D 2 delay time of the sample by the channel of the gap between the main electrodes and contributing to an additional Reduction of the distance mezhd.u adjacent audio channels. The greater the dielectric constant of the material of the tube insulators, the more efficient the discharge will work. The implementation of control electrodes with holes, for example, as shown in the drawing, allows mutual discharge of the surface of their insulator in both its cavities separated by CEs with discharges. This accelerates the development of this current channel and reduces the variation of the Di time delay of the jumper of the main electrodes by it. Using a prototype of a three-channel air gap with tubular textolite drivers (8) made similar to that shown in Fig. 1, it was shown that when the length of the electrodes was reduced by 3 times compared with the length without tubular insulators, , the uniform distribution of the total current through the channels is higher (the deviation from the average current is no more than 8 5%}, and the operating voltage range is wider. Thus, in the proposed multi-channel bit, the dimensions, for example, the diameter or on the main electrodes, by reducing the distance between adjacent bit channels and additionally due to the reduction of the forces that are applied to the details of the multichannel gage.In addition, the mass of the gage is reduced, its devices and manufacture are simplified, the labor intensity of operation is reduced A multichannel discharge circuit is promising for use as a low-inductance, small-sized, precisely controlled switch in high-current high-voltage circuits. Claim 1. Multi-channel glitter containing two main opposing electrodes and a number of control electrodes located between them with sharp side edges connected to the ignition unit, characterized in that, for the purpose of small size, control, the electrode is fitted with a planted on it is a tubular insulator made of a material with a high dielectric constant, the ends of which are adjacent to the ends of the main electrodes. 2. Discharge according to claim 1, characterized in that the control electrodes are made with through-holes. 3. Distribution according to claim 1 and 2, which is based on the fact that the tubular insulators are made with conductive coatings on the ends. Sources of information taken into account in the examination 1. Elchaninov A.S., et al. Multiple work of the metavol trigatron, PTE, 1974, No. 2, p. 103.
2. James Е.Т. А high current 60 KV Multiple ark gar switch of 1.7 nH inductance. Preprint CLM-P 2-12, Culham Laboratoru Abingdon Brikshire, 1969.2. James E.T. A high current 60 KV Multiple ark gar switch of 1.7 nH inductance. Preprint CLM-P 2-12, Culham Laboratoru Abingdon Brikshire, 1969.