[go: up one dir, main page]

RU201009U1 - DISCHARGE GAP WITH INCREASED STABILITY AND DISCHARGE LENGTH - Google Patents

DISCHARGE GAP WITH INCREASED STABILITY AND DISCHARGE LENGTH Download PDF

Info

Publication number
RU201009U1
RU201009U1 RU2020123439U RU2020123439U RU201009U1 RU 201009 U1 RU201009 U1 RU 201009U1 RU 2020123439 U RU2020123439 U RU 2020123439U RU 2020123439 U RU2020123439 U RU 2020123439U RU 201009 U1 RU201009 U1 RU 201009U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
spark gap
electrodes
spark
discharge
Prior art date
Application number
RU2020123439U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иоанн Викентьевич Ложкин
Андрей Николаевич Морозов
Юрий Алексеевич Струков
Максим Сергеевич Рябоконь
Анастасия Владимировна Ягудина
Алексей Павлович Титов
Original Assignee
Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" filed Critical Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана"
Priority to RU2020123439U priority Critical patent/RU201009U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU201009U1 publication Critical patent/RU201009U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T2/00Spark gaps comprising auxiliary triggering means

Landscapes

  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

Заявленное техническое решение относится к разделу основных элементов электрического оборудования, а именно к искровым разрядникам, содержащим вспомогательные средства запуска.Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении долговечности и надежности разрядника, а также в увеличении длины искрового разряда без изменения питающего тока и напряжения.Данная задача решается за счет того, что параллельно двум электродам разрядника устанавливается пластина из твердого диэлектрика с большой диэлектрической проницаемостью. Пластина устанавливается на некотором расстоянии от электродов, чтобы искровые разряды не соприкасались с ней. Такое расстояние позволяет пластине не деформироваться. Важным аспектом является поверхность пластины, имеющая рельеф микронных размеров, где скапливаются поверхностные заряды. Они искривляют электрическое поле в искровом промежутке, при этом образуются области повышенной напряженности поля. Это вызывает падение средней пробивной напряженности газа. Таким образом, диэлектрическая пластина инициирует пробой искрового промежутка без соприкосновения с поверхностью плазменного канала разряда.Результатом, который обеспечивается приведенной совокупностью признаков, является повышение длины стабильного разряда и увеличение срока службы разрядника.The claimed technical solution refers to the section of the main elements of electrical equipment, namely to spark gaps containing auxiliary starting means. current and voltage This problem is solved due to the fact that a plate of solid dielectric with a high dielectric constant is installed in parallel to the two electrodes of the spark gap. The plate is installed at a certain distance from the electrodes so that spark discharges do not come into contact with it. This distance allows the plate not to deform. An important aspect is the surface of the plate, which has a micron-sized relief, where surface charges accumulate. They bend the electric field in the spark gap, thereby forming areas of increased field strength. This causes a drop in the average breakdown voltage of the gas. Thus, the dielectric plate initiates the breakdown of the spark gap without contact with the surface of the plasma discharge channel. The result, which is provided by the above set of features, is an increase in the length of a stable discharge and an increase in the service life of the spark gap.

Description

Область техникиTechnology area

Заявленное техническое решение относится к разделу основных элементов электрического оборудования, а именно к искровым разрядникам, содержащим вспомогательные средства запуска. Устройство может быть использовано в высоковольтной импульсной технике, а также как элемент конструкций электрических запальных устройств.The claimed technical solution relates to the section of the main elements of electrical equipment, namely, spark gaps containing auxiliary starting means. The device can be used in high-voltage impulse technology, as well as a structural element of electrical ignition devices.

Уровень техникиState of the art

Наиболее близким к предлагаемому устройству является «управляемый твердотельный разрядник» (Ru патент №2138893 С1 от 27.09.1999 г., МПК: Н01Т 2/02, Авторы: Бухаров В.Ф., Селемир В.Д., Спиров Г.М., Лобанова И.В.). Это изобретение позволяет уменьшить электрическую прочность главного разрядного промежутка и повысить стабильность пробоя за счет того, что поджигающая искра формируется непосредственно в толще твердого диэлектрика. Недостаток изобретения заключается в износе твердого диэлектрика.Closest to the proposed device is a "controlled solid-state spark gap" (Ru patent No. 2138893 C1 dated 09/27/1999, IPC: Н01Т 2/02, Authors: Bukharov V.F., Selemir V.D., Spirov G.M. , Lobanova I.V.). This invention makes it possible to reduce the dielectric strength of the main discharge gap and to increase the breakdown stability due to the fact that the igniting spark is formed directly in the thickness of the solid dielectric. The disadvantage of the invention lies in the wear of the solid dielectric.

Из существующего уровня техники известно «устройство и способ для отпирания искрового промежутка» (Ru патент №2315406 С2 от 20.01.2008 г., МПК: Н01Т 1/02, Н01Т 2/02, Н02Н 9/06, Авторы: ХАЛЬВАРССОН Пер (SE), ЙЕППССОН Ола (SE), ЙОХАНССОН Ян (SE), ПАУЛЬССОН Ларе (SE)). Это устройство позволяет понизить напряжение пробоя основного искрового промежутка и инициировать его пробой посредством зажигания дуги в дополнительном искровом промежутке. Недостатком устройства является необходимость дополнительного источника энергии для пробоя основного искрового промежутка.From the existing state of the art known "device and method for unlocking the spark gap" (Ru patent No. 2315406 C2 from 20.01.2008, IPC: Н01Т 1/02, Н01Т 2/02, Н02Н 9/06, Authors: HALVARSSON Per (SE ), JEPPSON Ola (SE), JOHANSSON Jan (SE), PAULSSON Lare (SE)). This device makes it possible to lower the breakdown voltage of the main spark gap and initiate its breakdown by igniting an arc in the additional spark gap. The disadvantage of the device is the need for an additional source of energy for the breakdown of the main spark gap.

Раскрытие полезной моделиDisclosure of a utility model

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении долговечности и надежности разрядника, а также в увеличении длины искрового разряда без изменения питающего тока и напряжения.The problem to be solved by the claimed technical solution is to increase the durability and reliability of the arrester, as well as to increase the length of the spark discharge without changing the supply current and voltage.

Данная задача решается за счет понижения пробивной напряженности искрового промежутка. Для этого параллельно двум электродам разрядника устанавливается пластина из твердого диэлектрика с большой диэлектрической проницаемостью. Диэлектрическая пластина устанавливается на таком расстоянии от электродов, чтобы искровые разряды не соприкасались с пластиной и не деформировали ее. Поверхность пластины имеет рельеф микронных размеров, где скапливаются поверхностные заряды, индуцированные электрическим полем источника. Скопления поверхностных зарядов искривляют электрическое поле в искровом промежутке, при этом образуются области повышенной напряженности поля, что вызывает падение средней пробивной напряженности газа. Таким образом, диэлектрическая пластина инициирует пробой искрового промежутка без соприкосновения с поверхностью плазменного канала разряда. Падение напряжения пробоя обеспечивает стабильность разряда и позволяет увеличить расстояние между электродами разрядника.This problem is solved by lowering the breakdown tension of the spark gap. For this, a solid dielectric plate with a high dielectric constant is installed parallel to the two electrodes of the spark gap. The dielectric plate is installed at such a distance from the electrodes that spark discharges do not come into contact with the plate and do not deform it. The surface of the plate has a micron-sized relief, where surface charges induced by the electric field of the source accumulate. Accumulations of surface charges distort the electric field in the spark gap, thus forming areas of increased field strength, which causes a drop in the average breakdown strength of the gas. Thus, the dielectric plate initiates the breakdown of the spark gap without contact with the surface of the plasma discharge channel. The drop in the breakdown voltage ensures the stability of the discharge and makes it possible to increase the distance between the spark gap electrodes.

Результатом, который обеспечивается приведенной совокупностью признаков, является простота и надежность конструкции разрядника, который не требует дополнительного источника энергии для инициации разряда. Кроме того, благодаря увеличению длины разряда, повышается эффективность его поджигающей способности.The result, which is provided by the above set of features, is the simplicity and reliability of the arrester design, which does not require an additional source of energy to initiate the discharge. In addition, due to the increase in the length of the discharge, the efficiency of its igniting ability is increased.

Краткое описание чертежаBrief description of the drawing

Полезная модель поясняется чертежом. Чертеж представлен в объеме, достаточном для понимания полезной модели специалистами, и ни в какой мере не ограничивает объема полезной модели. На чертеже одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.The utility model is illustrated by a drawing. The drawing is presented in a volume sufficient for specialists to understand the utility model, and in no way limits the scope of the utility model. In the drawing, like elements are designated with like reference numbers.

На фиг. 1 изображен чертеж разрядника с повышенной стабильностью и длиной разряда.FIG. 1 shows a drawing of an arrester with increased stability and discharge length.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Разрядник представляет собой два симметричных электрода в форме усеченных вогнутых конусов 1, разделенных искровым промежутком 2. Такая форма электродов придает электрическому полю большую неоднородность в области искрового пробоя. Это позволяет в разы сократить зазор между электродами и диэлектриком благодаря тому, что разряд вырывается из одной точки - вершины конуса 6. Конусы являются усеченными для увеличения срока их службы. Конусообразные электроды расположены на общей оси симметрии и направлены противоположно друг к другу. Параллельно оси симметрии электродов установлена пластина 3 из твердого диэлектрика, диэлектрическая проницаемость которого во много раз превышает диэлектрическую проницаемость газа в искровом промежутке. Это требуется для наибольшей поляризации пластины. Пластина установлена на таком расстоянии 4 от нижних оснований конусообразных электродов, которое не позволяет разряду пройти по поверхности твердого диэлектрика, но, в то же время, позволяет диэлектрической пластине оказывать существенное влияние на ионизационные процессы в искровом промежутке. На поверхности пластины, обращенной к электродам, создано множество микротрещин 5. В данном микрорельефе и происходит концентрация поверхностных зарядов. Конфигурация микротрещин подобна двумерной проекции модели силовых линий электрического поля в аналогичном искровом промежутке при стержневых электродах, равных по диаметру нижним основаниям конусов 1 разрядника. Глубина и концентрация микротрещин убывает по мере удаления от оси электродов. Длина 7 пластины твердого диэлектрика равна расстоянию между нижними основаниями конусов. Ширина 8 пластины превышает диаметр электродов. Жесткую фиксацию взаимного положения пластины 3 и электродов 1 обеспечивает каркас 9, изготовленный из твердого диэлектрического материала с высокой механической прочностью.The spark gap consists of two symmetric electrodes in the form of truncated concave cones 1, separated by a spark gap 2. This shape of the electrodes imparts a large nonuniformity to the electric field in the spark breakdown region. This makes it possible to significantly reduce the gap between the electrodes and the dielectric due to the fact that the discharge breaks out from one point - the top of the cone 6. The cones are truncated to increase their service life. Tapered electrodes are located on a common axis of symmetry and are directed opposite to each other. Parallel to the axis of symmetry of the electrodes, there is a plate 3 made of a solid dielectric, the dielectric constant of which is many times higher than the dielectric constant of the gas in the spark gap. This is required for the highest polarization of the plate. The plate is installed at such a distance 4 from the lower bases of the cone-shaped electrodes, which does not allow the discharge to pass over the surface of the solid dielectric, but, at the same time, allows the dielectric plate to significantly affect the ionization processes in the spark gap. A lot of microcracks 5 are created on the surface of the plate facing the electrodes. In this microrelief, the concentration of surface charges occurs. The configuration of microcracks is similar to a two-dimensional projection of the model of the electric field lines in a similar spark gap with rod electrodes equal in diameter to the lower bases of the arrester cones 1. The depth and concentration of microcracks decreases with distance from the axis of the electrodes. The length 7 of the solid dielectric plate is equal to the distance between the lower bases of the cones. The width 8 of the plate exceeds the diameter of the electrodes. The rigid fixation of the mutual position of the plate 3 and the electrodes 1 is provided by the frame 9, made of a solid dielectric material with high mechanical strength.

Устройство работает следующим образом: на два электрода 1 подается напряжение и создается электрическое поле, которое поляризует пластину 3 из твердого диэлектрика. На острых гранях микрорельефа 5 пластины индуцируются поверхностные заряды, что приводит к деформации электрического поля между электродами. В областях повышенной напряженности поля начинается ионизация, продукты которой усиливают ударную ионизацию во всем искровом промежутке 2, что приводит к падению средней пробивной напряженности газа. Из вершины 6 конусообразного электрода вырывается разряд.The device works as follows: voltage is applied to two electrodes 1 and an electric field is created, which polarizes the plate 3 made of solid dielectric. On the sharp edges of the microrelief 5 of the plate, surface charges are induced, which leads to deformation of the electric field between the electrodes. In areas of increased field strength, ionization begins, the products of which enhance impact ionization in the entire spark gap 2, which leads to a drop in the average breakdown strength of the gas. A discharge breaks out from the top 6 of the cone-shaped electrode.

Достоинством предлагаемого устройства является понижение напряжения, при котором происходит пробой, благодаря чему можно увеличить как расстояние пробоя искрового промежутка, так и срок службы разрядника.The advantage of the proposed device is a decrease in voltage at which breakdown occurs, due to which it is possible to increase both the breakdown distance of the spark gap and the service life of the spark gap.

Claims (1)

Разрядник с повышенной стабильностью и длиной разряда характеризуется тем, что включает в себя два симметричных электрода в форме усеченных вогнутых конусов, разделенных искровым промежутком и расположенных друг напротив друга на общей оси, параллельно которой установлена пластина из твердого диэлектрика, отличающийся тем, что на ее поверхности, обращенной к электродам, создано множество микротрещин, при этом глубина и концентрация микротрещин убывает по мере удаления от оси электродов, а конфигурация микротрещин подобна двумерной проекции модели силовых линий электрического поля между электродами.A spark gap with increased stability and discharge length is characterized by the fact that it includes two symmetric electrodes in the form of truncated concave cones, separated by a spark gap and located opposite each other on a common axis, parallel to which a plate of solid dielectric is installed, characterized in that on its surface facing the electrodes, many microcracks are created, while the depth and concentration of microcracks decreases with distance from the axis of the electrodes, and the configuration of microcracks is similar to a two-dimensional projection of the model of the electric field lines between the electrodes.
RU2020123439U 2020-07-15 2020-07-15 DISCHARGE GAP WITH INCREASED STABILITY AND DISCHARGE LENGTH RU201009U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123439U RU201009U1 (en) 2020-07-15 2020-07-15 DISCHARGE GAP WITH INCREASED STABILITY AND DISCHARGE LENGTH

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123439U RU201009U1 (en) 2020-07-15 2020-07-15 DISCHARGE GAP WITH INCREASED STABILITY AND DISCHARGE LENGTH

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU201009U1 true RU201009U1 (en) 2020-11-23

Family

ID=73549032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123439U RU201009U1 (en) 2020-07-15 2020-07-15 DISCHARGE GAP WITH INCREASED STABILITY AND DISCHARGE LENGTH

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU201009U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1110258A (en) * 1965-09-22 1968-04-18 Reyrolle A & Co Ltd Improvements relating to electrical spark-gaps
RU2138893C1 (en) * 1997-10-16 1999-09-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Controlled solid-body discharger
EP1542323A2 (en) * 2003-11-28 2005-06-15 Dehn + Söhne Gmbh + Co Kg Overvoltage protection device, based on spark gaps, comprising at least two main electrodes arranged in an enclosed housing
RU2315406C2 (en) * 2002-05-13 2008-01-20 Абб Аб Device and method for enabling spark gap

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1110258A (en) * 1965-09-22 1968-04-18 Reyrolle A & Co Ltd Improvements relating to electrical spark-gaps
RU2138893C1 (en) * 1997-10-16 1999-09-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Controlled solid-body discharger
RU2315406C2 (en) * 2002-05-13 2008-01-20 Абб Аб Device and method for enabling spark gap
EP1542323A2 (en) * 2003-11-28 2005-06-15 Dehn + Söhne Gmbh + Co Kg Overvoltage protection device, based on spark gaps, comprising at least two main electrodes arranged in an enclosed housing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8174814B2 (en) Wire electrode type ionizer
JP5926283B2 (en) Corona igniter with shaped insulator
EP2908393A3 (en) Method and apparatus for operating traveling spark igniter at high pressure
DE112011102588B4 (en) Barrier discharge device
RU201009U1 (en) DISCHARGE GAP WITH INCREASED STABILITY AND DISCHARGE LENGTH
US5590629A (en) Spark ignition system of an internal combustion engine
CN102025094A (en) Transverse discharge device for pulsed gas laser
RU2009125996A (en) MICROWAVE GENERATOR
RU2010114721A (en) HIGH VOLTAGE INSULATOR SYSTEM AND ION ACCELERATOR SYSTEM WITH SUCH HIGH VOLTAGE INSULATOR SYSTEM
RU111359U1 (en) DISCHARGE, HIGH VOLTAGE INSULATOR WITH DISCHARGE AND HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION LINE USING THIS INSULATOR
US1754158A (en) Lightning arrester
US6559580B1 (en) Compact multistage spark gap switch
CN218216104U (en) Multi-gap lightning protection device with pilot trigger electrode
US4485334A (en) Spark gap apparatus comprising a plurality of pairs of electrodes in parallel
US2623192A (en) Spark gap device
EP0120905B1 (en) Spark plug
CN115275786A (en) Multi-gap lightning protection device with pilot trigger electrode
CN104617489B (en) Track switch with edge of a knife ultraviolet preionization and triggering circuit thereof
RU2013136119A (en) GAS DISCHARGE EXIMER LASER
KR20190117909A (en) Electomagnetic accelerator by using the trigered spakr gap
RU119164U1 (en) GAS-FILLED DISCHARGE
RU2009117942A (en) DEVICE FOR INFLUENCE ON A BIO-OBJECT
SU890500A1 (en) Controllable discharger
JP2011512248A (en) Electrostatic filtering device with optimal emission area
CN217981702U (en) Experimental device suitable for along surface flashover research under fast pulse

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201210