SU1143282A1 - Многоканальный разр дник Фурмана - Google Patents

Abstract

1. Многоканальный разр дник, содержащий противосто щие сплошной электрод и электрод с отверсти ми, в которых с эазором установлены поджи1 ающие электроды, подключенные к одним из выводов соответствукицих пусковых конденсаторов, другие выводы которых подключены через общий коммутатор к электроду с отверсти ми , вспомогательные электроды, рас- положенные в промежутке между сплошным электродом и электродом с отверсти ми напротив поджигающих электродов и электрически соединенные со сплошным электродом с помощью проводников, охваченных ферромагнитными сердечниками, через которые пропущена короткозамкнута  обмотка, резисторы, соединенные каждый одним из выводов с соответствукицим поджигающим электродом, и источник питани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности многоканального срабатывани , он снабжен импульсным трансформатором, первична  обмотка которого подключена к указанному источнику питани , а вторична  обмотка включена между сплошным электродом и электродом с отверсти ми и выполнена с двум  промежуточными выводами, один из которых подключен к другим выводам указанных резисторов, а другой под9 ключен через .дополнительно введенную катушку индуктивности к общей точке соединени  указанных пусковых конденсаторов и коммутатора, причем с поджигающие электроды выступают в промежуток между сплошным электродом и электродом с отверсти ми на рассто ни , равные или меньпше величин зазоров между поджигающими электроСО дами и электродом с отверсти ми. . 2. Разр дник по п. 1, о т л и to ;ч а ю щ и и с   тем, что он снабжен 00 дополнительной короткозамкнутой ю обмоткой, котора  пропущена через ферромагнитные сердечники и включена встречно указанной короткозамкнутой обмотке.

Description

Изобретение относитс  к высоковольтной импульсной технике и предназначено дл  коммутации импульсных токов мегаамперного диапазона наносекундной длительности в режиме частоты следовани  импульсов, ограниченной временем деионизации газа и временем восстановлени  его электрической прочности. Известен многоканальный искровой разр дник, содержащий сплошной элект род и электрод с отверсти ми,, в которих установлены поджигающие электроды , и вспомогательные электроды, соединенные каждый с помощью двух проводников со сплошным электродом в точках, расположенных на ос х соседних вспомогательных электродов. В этом разр днике за счет перемаг ничивани  охватывающих проводники ферромагнитных сердечников током каждого искрового канала и индуцировани  напр жени  на соседних искровых промежутках создаютс  услови  дл  равномерного делени  тока между каналами. В случае, если токи искровых каналов равны, индуктивное сопротивление , вызванное наличием ферромагнитных сердечников, близко к нулю. , Недостатком этого разр дника  вл етс  недостаточно высока  стабильность многоканального срабатывани . Известен также многоканальный иск ровой разр дник, содержащий противосто щие сплошной электрод со вспомогательными электродами, соединенными с ним с помощью проводников, охвачен ных ферромагнитными сердечниками с короткозамкнутыми обмотками, и элект род с отверсти ми, в которых установлены поджигающие электроды, окруженные дополнительными электродами В указанной конструкции разр дника из-за наличи  дополнительных электродов искажаетс  электрическое поле у электрода с .отверстием и снижаетс  средн   напр женность электрическог пол  в искровых промежутках, что сни жает скорость развити  лавин, образование стримеров и, в конечном ито ге, ограничивает число каналов в ра р днике. Кроме того, в этом разр дни ке каждые два соседних ферромагнитны сердечника соединены короткозамкнутой обмоткой, что ухудшает услови  пробо  искровых промежутков и делени  тока в каналах за счет парной симметрии соседних вспомогательных электродов. Наиболее близким известным техническим решением к изобретению  вл етс  многоканальный разр дник, содержащий противосто щие сплошной электрод и электрод с отверсти ми, в которых с зазором установлены поджигающие электроды, подключенные к одним из выводов соответствукнцих пусковых конденсаторов, другие выводы которых подключены через общий коммутатор к электроду с отверсти ми , вспомогательные электроды, расположенные в .промежутке между сплошным электродом и электродом с отверсти ми напротив поджигаю1цих электродов и электрически соединенные со сплошным электродом с помощью проводников, охваченных ферромагнитными сердечниками, через которые пропущена короткозамкнута  обмотка, резисторы, соединенные каждый одним из выводов с соответствующим поджигающим электродом, и источник питани . Наличие короткозамкнутой обмотки, пропущенной через все ферромагнитные сердечники, позвол ет надежно регулировать распределение тока в каналах разр дника. Недостатком указанного разр дника  вл етс  то, что услови  многоканального срабатывани  выполн ютс  в очень узком диапазоне изменени  заданного напр жени  и слабо улучшаютс  при увеличении мощности управлени , что снижает надежность многоканального срабатывани  разр дника. Практически измеренные величины диапазона изменени  напр жени  срабатывани  разр дника составл ют 3%. .Цель изобретени  - повышение надежности многоканального срабатывани  . Это достигаетс  тем, что известный многоканальный разр дник, содержащий противосто щие сплошной элект-род и электрод с отверсти ми, в которых с зазором установлены поджигаюпще электроды, подключенные к одним из выводов соответствующих пусковых конденсаторов, другие выводы которых подключены через общий коммутатор к электроду с отверсти ми, вспомогательные электроды, расположенные в промежутке между сплошным электродом и электродом с отверсти ми напротив

поджигающих электродов и электрически соединенные со сплошным электроом с помощью,проводников, охваченных ферромагнитными сердечниками, ерез которые пропущена короткозамкнута  обмотка, резисторы, соединенныe каждый одним из выводов с соответствующим поджигающим электродом, источник питани , согласно данному изобретению снабжен импульсным трансформаторомj первична  обмотка которого подключена к указанному источнику питани , а вторична  обмотка которого включена между сплощным электродом и электродом с отверсти ми и выполнена с двум  промежуточными выводами, один из которых подключен к другим выводам указанных резисторов, а другой из которых подключен через дополнительно введенную катущку индуктивности к общей точке соединени  указанных пусковых конденсаторов и коммутатора, причем поджигающие электроды выступают в промежуток между сплошным электродом и электродом с отверсти ми на рассто ни , равные или меньщие величин зазоров между поджигающими электродами и электродом с отверсти ми.

В предпочтительном варианте исполнени  разр дник выполн ют с дополнительной короткозамкнутой обмоткой, котора  пропущена через ферромагнитные сердечники и включена встречно указанной короткозамкнутой обмотке.

На фиг. 1 представлена электрическа  схема включени  многоканального разр дника; на фиг. 2 - временные эпюры напр жени  на формирующей инии (крива  А), напр жени  на пусковом конденсаторе (крива  Б), напр жени  на поджигающем электроде (крива  В) и напр жени  на накопительном конденсаторе (крива  Г).

Разр дник содержит (фиг. 1) сплошной электрод 1, вспомогательные электроды 2, соединенные со сплошным электродом 1 проводниками, охваченными ферромагнитными сердечниками 3 с двум  короткозамкнутыми встречно включенными обмотками 4, и электод 5 с отверсти ми с поджигающими электродами 6, выступающими над поверхностью электрода 5 на величийу д, равную или меньшую величины зазора между электродами 5 и 6. Каждый оджигающий электрод 6 соединен с электродом 5 с помощью последовательно включенных пускового конденсатора 7 и общего коммутатора 8. К электродам 1 и 5 подключена вторична  обмотка 9 импульсного трансформатора , промежуточные выводы которой соединены соответственно через резисторы 10 с поджигающими электродами 6 и через катушку индуктивности 11к общей точке соединени  пусковых конденсаторов 7 и коммутатора 8. Первична  обмотка 12 импульсного трансформатора подключена к источнику питани , содержащему накопительный

C конденсатор 13, тиристор 14, дроссель 15 и источник посто нного напр жени  (на чертеже не показан); па- . . раллельно вторичной обмотке 9 импульсного трансформатора включены

0 последовательно соединенные формирующа  лини  16 и нагрузка 17.

Конструктивно многоканальный разр дник выполнен симметрично относительно выводов, формирующей-линии 16

5 и нагрузки 17 с расположением искровых промежутков между электродами 2 и 5 по окружности. При этом электрод 1 совмещаетс  с потенциальным электродом коаксиальной формирующей

0 линии типа блюмл йн Такое выполнение конструкции разр дника обеспечивает наименьшую индуктивность, и пригодность его дл  коммутации токов мегаамперного диапазона при наносекундной длительности времени срабатывани .

Разр дник работает следующим образом .

В исходном состо нии накопительный

Q конденсатор 13 зар жен от источника посто нного напр жени  до требуемого напр жени  U. При подаче управл ющего импульса на тиристор 14 накопительный конденсатор 13 начинает

е разр жатьс  в колебательном режиме через первичную обмотку 12 импульсного трансформатора (см.фиг.2, крива Г ). Индуцируема  во вторичной обмотке 9 Импульсного трансформатора

Q электродвижуща  сила (ЭДС) зар жает формирующую линию 16 и пусковые конденсаторы 7. При этом на поджигающие электроды 6 подаетс  напр жение той же пол рности и формы, но мень- шей амплитуды, что и на вспомогательные электроды 2. Это позвол ет уменьшить искажение электрического пол  у электрода 5, вызванное введением поджигающих электродов 6 в

искровые промежутки, и повысить напр женность электрического пол  в зазорах искровых промежутков. Величины сопротивлений резисторов 10 и индуктивность катушки 11 выбираютс , исход  из услови  ограничени  тока трансформатора при последующем замыкании коммутатора 8, и достаточно малы, что позвол ет зар жать конденсаторы 7 практически без потерь энергии в зар дной цепи, так как ток их зар дки близок к синусоидальной форме.

В момент времени t, напр жение на формирующей линии 16 (фиг. 2, крива 

A)достигает значени  U. что достаточно дл  пробо  искровых промежутков между электродами 2 и 6 в том случае, если бы электроды6 имели

.потенциал электрода 5. При наличии потенциала на поджигающих электродах 6 формирующа  лини  16 зар жаетс  до напр жени , близкого к U и ограниченного прочностью искровых промежутков между электродами 2 и 6 в данных услови х изменени  напр жени  на них. В момент времени t замыкаетс  коммутатор 8 и напр жение пусковых конденсаторов 7 (фиг,2, крива  В) прикладываетс  к зазорам между поджигающими электродами 6 и электродом 5. Напр жение U, на формирующей линии 16 (фиг. 2, крива  А) в этот момент близко к максимальному напр жению U , а напр жение на подfT

жигающем электроде (фиг. 2, крива 

B)достигает значени  U. При этом напр жение на поджигающих электродах 6 резко снижаетс , измен ет знак и стремитс  достичь величины напр жени  на конденсаторах 7. Это вызывает развитие искры между поджигающими электродами 6 и вспомогательными электродами 2,. При достижении напр жени  пробо  на зазорах между элект- 45 родами б и электродом 5 происходит дополнительна  подсветка развивающегос  искрового канала между поджигаю1цими 6 и вспомогательными 2 электродами. Такие услови  поджига сохран ютс  в интервале времени t,-t при соответствующем соотношении величин & , и , и дл  заданной длины искрового промежутка и позвол ют иметь гарантированную зону регулировани  момента поджига искровых каналов. Поскольку в рассматриваемом разр днике пробой канала начинаетс  и

может произойти еще до смены знака напр жени  на поджигающем электроде 6, то дл  подсветки искрового промежутка требуетс  значительно меньша  энерги , а следовательно, существенно проще обеспечить короткий фронт пускового импульса на электрод 6.

Если пробой между электродами 2 и 5 происходит одновременно и ток в

искровых промежутках равный, то в короткозамкнутых обмотках 4 устанавливаетс  ток, равный току одного искрового канала, и ферромагнитные сердечники 3 перемагничиваютс  под

действием напр жени , равного падению напр жени  на короткозамкнутой обмотке, распределенному на все сердечники , и собственна  индуктивгность системы мала. По окончании импульса

тока ток в короткозамкнутых обмотках 4 затухает и размагничивает сердечники .

В случае, если осуществл етс  пробой одного или нескольких промежутков , ферромагнитные сердечники 3 и электроды 2 образуют дроссели насыщени  и ток в каналах ограничиваетс  величиной тока перемагничивани  сердечников. При этом на обмотках 4.

индуцируетс  ЭДС, котора  прикладываетс  за счет взаимоиндуктивной св зи к межэлектродным промежуткам невключенных искровых каналов, преп тству  разр ду междуэлектродной

емкости, а при включении больше половины разр дных промежутков дополнительно подзар жает ее, улучша  при этом услови  развити  каналов в невключившихс  искровых промежутках.

Так, при несрабатывании одного промежутка к нему дополнительно приложена ЭДС обмоток 4, равна  сумме двух напр жений, индуцированных перемагничивающимис  сердечниками. вызывает его принудительный пробой . До пробо  последнего промежутка ток всех искровых каналов ограничен током перемагничивани  сердечников, и, поскольку величина его значительно меньше коммутируемого тока формирукмцей линии 16, к электродам 1 и 5 приложено практически все напр жение формирующей линии А, которое уравновешиваетс  на дроссел х насыщени , образованных ферромагнитными сердечниками 3. Аналогично происходит деление тока между каналами. Если ток в отдельных каналах превышает ток, уста71 новившийс  в обмотке 4, то ферромаг нитные сердечники 3 начинают перемагничиватьс , возникает дополнительное индуктивное падение напр же ни , которое преп тствует увеличени тока и в то же врем  индуцируетс  на вспомогательные электроды 2 с меньшим током, увеличива  ток в них Использование двух встречно включецуалх короткозамкнутых обмоток 4, охватывающих все ферромагнитные сердечники , позвол ет получить ток в этих обмотках, который в промежутках между каналами направлен встречно. При выполнении этих участков обмоток в виде линий, например, полоскового типа значительно уменьшаетс  собственна  индуктивность обмоток. Кроме того, ток в каждой обмотке становитс  в два раза меньше, чем в одной обмотке. Это позвол ет уменьшить врем  установлени  токов в этих обмотках , сумма которых равна току, коммутируемому одним каналом разр д .иика, и тем самым улучшить форму фронта импульса тока в нагрузке 17. 2 В данном многоканальном разр днике заложены все услови  дл  работы в частотном режиме, и он сочетает лучшие свойства разр дников с искажением пол  и тригатронного типа, а именно: обеспечивает услови  многоканального срабатывани  всех искровых промежутков за счет дополнительного перенапр жени  как со стороны отрицательного электрода, так и положительного в случае неодновременного срабатывани  искровых каналов до их полного включени , обеспечивает подсветку искрового промежутка и обеспечивает плазму вблизи отрицательного электрода; обеспечивает надежное деление тока между отдельными каналами с разбалансом тока в отдельных каналах, ограниченном на уровне тока перемагничивани  ферромагнитного сердечника; имеет простую конструкцию и систему синхронизации . Указанные факторы позвол ют коммутировать большие импульсные токи с малыми потер ми в чдстотном режиме с частотой следовани  импульг сов тока, ограниченной параметрами газовой среды.

Claims (2)

1, Многоканальный разрядник, содержащий противостоящие сплошной электрод и электрод с отверстиями,

в которых с зазором установлены поджигающие электроды, подключенные к одним из выводов соответствующих пусковых конденсаторов, другие выводы которых подключены через общий коммутатор к электроду с отверстиями, вспомогательные электроды, рас-* положенные в промежутке между сплошным электродом и электродом с отверстиями напротив поджигающих электродов и электрически соединенные со сплошным электродом с помощью · проводников, охваченных ферромагнитными сердечниками, через которые

пропущена короткозамкнутая обмотка, резисторы, соединенные каждый одним из выводов с соответствующим поджигающим электродом, и источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности многоканального срабатывания, он снабжен импульсным трансформатором, первичная обмотка которого подключена к указанному источнику питания, а вторичная обмотка включена между сплошным электродом и электродом с отверстиями и выполнена с двумя промежуточными выводами, один из которых подключен к другим выводам указанных резисторов, а другой подключен через дополнительно введенную катушку индуктивности к общей точке соединения указанных пусковых конденсаторов и коммутатора, причем поджигающие электроды выступают в промежуток между сплошным электродом и электродом с отверстиями на расстояния, равные или меньшие величин зазоров между поджигающими электродами и электродом с отверстиями. .

2. Разрядник по π. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной короткозамкнутой обмоткой, которая пропущена через ферромагнитные сердечники и включена встречно указанной короткозамкнутой обмотке.

1143282

1

1143282

2