Керований розрядник

Керований розрядник, який містить діелектричний корпус, встановлені в ньому два нерухомих основних електроди циліндричної форми з виводами для підключення в розрядне коло і рухомий ініціюючий електрод, робоча поверхня якого профільована конгруентно протилежним їй робочим поверхням основних електродів, ініціюючий електрод зв'язаний з механізмом його переміщення і встановлений з можливістю вільного відкидання, який Винахід відноситься до конструкції високовольтних розрядників, що застосовуються в техніці великих (десятки кА) імпульсних струмів, для комутації розрядних кіл ємнісних накопичувачів генераторів імпульсних струмів (ГІС) різноманітного призначення. Відомо розрядник (а с СРСР №367498 МКВ 2Н01Т 3/00 Коаксиальный разрядник), який містить два основних нерухомих поділених ізолятором електрода і рухомий ініціюючий електрод з механізмом його переміщення, при цьому в процесі роботи привод забезпечує зворотно-поступальне переміщення ініціюючого електрода, що зумовлює спрацьовування розрядника. Суттєвими ознаками аналогу, що збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється є наявність основних електродів, розділених ізолятором і рухомого ініціюючого електрода з механізмом його переміщення. Причиною, що перешкоджає отриманню ана відрізняється тим, що нерухомі основні електроди, що мають форму порожнистого циліндра, жорстко закріплені на діелектричному валу, між основними електродами через п рівних діелектричних проміжків встановлено п-1 додаткових електродів, що мають форму порожнистого циліндра того ж діаметра, що І основні електроди, основні і додаткові електроди виготовлені із міді І шунтовані високоомним подільником, рухомий ініціюючий електрод розміщено на діелектричній платформі, виготовлено з міді і складено з п секцій, поділених діелектричними проміжками, при цьому довжини робочих поверхонь основних, додаткових електродів і секцій рухомого ІНІЦІЮЮЧОГО електрода рівні і кожна з них не менше ніж в три рази перевищує довжину діелектричного проміжку, ізоляційна платформа закріплена через демпфірувальну прокладку на кінці довгого плеча важеля механізму переміщення, на кінці короткого плеча важеля закріплена тяга, яка зв'язана з якорем електромагнітного приводу, опорна вісь важеля встановлена в корпусі розрядника паралельно осі діелектричного вала. логом очікуваного технічного результату, є те, що відома конструкція розрядника не дозволяє отримати безіскрову комутацію, бо пробій відбувається при наближенні рухомого ініціюючого електрода до основних на відстань відповідну напрузі самопробою. А по мірі експлуатації в результаті ерозії знос основних і рухомого ІНІЦІЮЮЧОГО електродів призводить до зниження діапазону напруги спрацьовування розрядника. Як прототип вибрано керований розрядник (а.с. СРСР №685097 МКВ 2Н01Т 3/00, 1979. Управляемый разрядник), що містить діелектричний корпус, два основних нерухомих електрода циліндричної форми з виводами для підключення в розрядне коло і рухомий ініціюючий електрод з механізмом його переміщення Робоча поверхня ініціюючого електрода профільована конгруентного протилежним їй поверхням основного електрода. Ініціюючий електрод встановлено з можливістю його відкидання. CM о 1 00 со со ю 53687 тричними проміжками, при цьому довжини робочих Всі перераховані ознаки прототипу збігаються поверхонь основних, додаткових електродів і секз суттєвими ознаками винаходу, що заявляється. цій рухомого ініціюючого електрода рівні і кожна з Причиною що перешкоджає отриманню протоних не менше ніж в три рази перевищує довжину типом очікуваного технічного результату, є те, що діелектричного проміжку, ізоляційна платформа відома конструкція розрядника не дозволяє отризакріплена через демпфуючу прокладку на кінці мати безіскрову комутацію, бо пробій відбувається довгого плеча важеля механізму переміщення, на при наближнні рухомого ініціюючого електрода до кінці короткого кінця важеля закріплена тяга, зв'яосновних на відстань відповідну напрузі самопрозана з якорем електромагнітного приводу, опорна бою Час запізнення пробою складає 10'7 - Ю"4 с в вісь важеля встановлена в корпусі розрядника залежності від структури матеріалу електродів. паралельно осі діелектричного вала. Тому що тривалість розряду ємнісною накопичувана знаходиться в межах 10'6 - 1 0 ч с, процес Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок комутації закінчиться раніше, ніж контакти заміж сукупністю суттєвих ознак керованого розрядмкнуться. Бо швидкість співударяння електродів, ника, що заявляється і технічним результатом, при якій їхнє контактування відбувалося б за час якого можна досягти, необхідно відзначити насту10'7-10"4 с на практиці досягнути дуже важко. Тому пне: що ця швидкість обмежується механічними влас- Відомо, якщо на два електрода, що встановтивостями матеріалів електродів, що будуть руйлені на певній відстані подати високу напругу, рівнуватися при ударі, досягнути її практично неможну напрузі самопробою цього проміжку, то до виливо Крім того, в даній конструкції розрядника при никнення пробою мине певний час. Цей час пробої рухомий ініціюючий електрод електродизапізнення складає ІСҐ-КҐ'с і сильно залежить від намічними силами відкидається від основних, збіструктури матеріалів електродів. Виконання оснольшуючи завдяки цьому довжину дуги розряду. вних додаткових електродів і секцій рухомого ініІскровий пробій супроводжується гучним звуком ціюючого електрода з міді, дозволяє отримати (що вимагає додаткових витрат на установку звунайбільший час запізнення пробою, рівний Ю"4 є, коізоляції"), випромінюванням (що вимагає додатбо цей метал має схильність до утворення оксидкових витрат на екранування для усунення радіоного шару, що затримує електрони провідності і перешкод), ерозією І руйнуванням електродів під фотоелектрони, що захоплюються в шарі окислів в дією дуги розрядного струму, збільшенням втрат результаті напівпровідникового ефекту Після кожна іскровій стадії (4% і більше в залежності від ного включення розрядника декілька молекулярхарактеру розряду, від запасаємої в ємнісному них шарів оксидного покриття електродів самонаколичувачі енергії), виділенням шкідливих окисстійно оновлюються на повітрі, так що розрядник лів азоту і озону, що вимагає додаткових витрат на завжди готовий до роботи. установку витяжної вентиляції, для вилучення - Теоретично можна підвищити швидкість співпродуктів розряду за зону аеродинамічного затінку ударних електродів (в нашому випадку рухомого будови. Це призводить до подорожчання, зниженініціюючого електрода, поділеного на п секцій), ня надійності і погіршення експлуатаційних харакщоб час замикання електродів був менш, ніж 10" теристик керованого розрядника с, тобто замикання відбувалося швидше, ніж відбудеться іскровий пробій. Однак на практиці таку В основу винаходу поставлено задачу вдоскошвидкість досягнути тяжко, бо вона обмежується налення конструкції розрядника, в якому збільмеханічними властивостями матеріалу електродів, шення кількості міжелектродних зазорів в момент що будуть руйнуватися при зіткненні. Тому для комутації дозволить забезпечити безіскровий проотримання необхідної швидкості, при якій забезпебій (комутацію розрядника), підвищити надійність і чується механічна міцність конструкції" керованого поліпшити експлуатаційні характеристики розрядрозрядника рухомий ініціюючий електрод закріпника. лено на ізоляційної платформі через демпфуючу Рішення поставленої' задачі досягається тим, прокладку, встановлено на кінці довгого кінця ващо в керованому розряднику, що містить діелектжеля механізму переміщення. На кінці короткого ричний корпус, встановлені в ньому два нерухомих плеча важеля закріплена тяга, зв'язана з якорем основних електрода циліндричної форми з вивоелектромагнітного приводу, а опорна вісь важеля дами для підключення в розрядне коло і рухомий встановлена в корпусі розрядника паралельно осі ІНІЦІЮЮЧИЙ електрод, робоча поверхня якого продіелектричного вала. Співвідношення довжин плефільована конгруентно протилежним їй робочим чей важеля дорівнює співвідношенню швидкостей поверхням основних електродів, ініціюючий електрухомого електрода і якоря електромагніта і вибирод зв'язаний з механізмом його переміщення і рається таким чином, щоб забезпечити необхідну встановлений з можливістю вільного відкидання, швидкість замикання електродів, при якій механічзгідно винаходу, основні нерухомі електроди, які на міцність електродної системи розрядника при мають форму порожнистого циліндра, жорстко зіткненні не порушується. закріплені на діелектричному валу, МІЖ ОСНОВНИМИ електродами через п рівних діелектричних проміж- Введення додаткових п-1 електродів, що маків встановлені п-1 додаткових електродів, що мають форму порожнистого циліндра, того ж діаметють форму порожнистого циліндра того ж діаметра, що й основні, жорстко закріплених на діелектра, що і основні електроди, основні і додаткові ричному валу через п рівних діелектричних електроди виготовлені р міді і шунтовані високопроміжків і розподіл рухомого ініціюючого електомним подільником, рухомий ініціюючий електрод рода на п секцій через рівні діелектричні проміжки, розміщено на діелектричній платформі, виготовпри цьому довжини робочих поверхонь основних, лено з міді і складено з п секцій, поділених діелекдодаткових електродів і секцій рухомого ініціюючо 53687 6 якості робочої всю циліндричну поверхню нерухомих основних 3 і додаткових 5 електрода. На фіг.1 основними лініями показано початкове положення секцій 7 рухомого ініціюючого електрода, штриховими лініями показано його положення в момент замикання (комутації") з нерухомими основними 3 і додатковими 5 електродами Стрілкою вказано направлення руху секцій 7 рухомого ініціюючого електрода. Працює розрядник слідуючим чином. На нерухомі основні електроди 3 керованого розрядника, який включено в розрядне коло ємнісного накопичувана ГІС, подається висока напруга, що за допомогою високоомного подільника напруги 6 рівномірно розподіляє потенціал між нерухомими основними 3 і додатковими 5 електродами При досягненні заданої високої' напруги подається живлення на котушку електромагніта 14, що втягує якір 13 і приводить через тягу 12 в - Введення додаткових п-1 електродів, викорух важіль 10 механізму переміщення 11 (навколо наних з міді, що мають форму порожнистого циліопорної осі 15) з встановленими на ньому через ндра, того ж діаметру, що й основні, жорстко задемпфуючу прокладку 9 і ізоляційну платформу 8 кріплених на діелектричному валу через п рівних секціями 7 рухомого ініціюючого електрода Секції діелектричних проміжків дозволить використати ці 7 рухомого ініціюючого електрода зближаються з електроди як радіатори для відводу джоулевого нерухомими основними 3 і додатковими 5 електтепла, що виділяється при проходженні розряднородами аж до моменту їх зіткнення. Тому що відго струму. ношення довжин плечей важеля 10 механізму пе- Введення демпфуючої прокладки між ізоляреміщення 11 вибране таким чином, що швидкість ційною платформою і важілем сприяє усуненню при якій механічна міцність електродної системи вібрації контактів при зіткненні електродів, що підрозрядника при зіткненні не порушується (гаранвищує надійність комутації і розрядника в цілому. тована), а вибране число п забезпечить сумарну - Введення високоомного подільника напруги швидкість, з якою долається відстань, відповідна дозволяє рівномірно розподілити потенціал між заданій напрузі, при якій час руху секцій 7 рухомонерухомими основними і додатковими електродаго ІНІЦІЮЮЧОГО електрода буде менше величини ми, виключити можливість самопробоїв при роботі часу запізнення пробою рівного 10"4 с, буде забезрозрядника і завдяки цьому підвищити його надійпечена безіскрова комутація керованого розрядниність. ка між нерухомими основними електродами 3. При На фіг.1 зображено основний вигляд керовацьому розрядний струм проходить через 2п посліного розрядника. На фіг.2 пою розріз А-А. довно розташованих міжелектродних контактів Розрядник містить (фіг.2) діелектричний корнерухомих основних 3, додаткових 5 електродів і пус 1, встановлені в ньому з допомогою гвинтів 2 секцій 7 рухомого ініціюючого електрода. два нерухомих з виводами для підключення в розрядне коло основних електрода 3, що жорстко Після комутації знімається живлення з котушки закріплені на діелектричному валу 4, між нерухоелектромагніта 14 і механізм переміщення 11 вімими основними електродами 3 через п рівних льно відкидається в початкове положення під дією діелектричних проміжків встановлено п-1 додатковаги довгого плеча важеля 10 механізму перемівих електродів 5. Нерухомі основні 3 і додаткові 5 щення 11, демпфуючої прокладки 9, діелектричної електроди виготовлені з міді і шунтовані високоплатформи 8 і секцій 7 рухомого ініціюючого елекомнім подільником напруги 6. Рухомий ініціюючий трода Керований розрядник знову готовий до роелектрод, який складено з п поділених діелектричботи. ними проміжками секцій 7, виготовлено з міді і Таким чином забезпечується якісне виконання розміщено на діелектричній платформі 8, що ченеобхідного технічного результату, а саме забезрез демпфуючу прокладку 9 закріплена на кінці печення безіскрового пробою (комутації) розряддовгого плеча важеля 10 (фіг.1,2) механізму переника, що усуває всі недоліки, притаманні розрядміщення 11. На кінці короткого плеча важеля 10 нику з іскровим пробоєм, що описані вище. механізму переміщення закріплена тяга 12, зв'язаТехнічні результати використання запропонона з якорем 13 електромагніта 14 електромагнітнованого розрядника дозволяють оснащувати їм го приводу, закріпленого на корпусі 1. Опорна вісь високовольтні ПС різноманітного призначення 15 важеля 10 механізму переміщення встановлена Розроблені робочі креслення керованого розрядв корпусі 1 паралельно осі діелектричного валу 4 ника, виготовлено і випробовано діючий зразок. керованого розрядника. Нерухомі основні електЗастосування даного керованого розрядника роди 3 закріплено в корпусі і гвинтами 2, що задозволяє істотно поширити можливість розповсюбезпечує по мірі зносу електродів можливість змідження технологічних установок, що використовуни фіксованого куту повороту нерухомих основних ють в якості технологічного Інструменту електрогіЗ і додаткових 5 електродів, жорстко закришених дравлічний ефект, магнітно-імпульсну обробку, на діелектричному валу 4, навколо його ось. Це електроімпульсне спікання порошкових матеріалів дозволяє в процесі експлуатації використовувати в та інше. го електрода рівні і кожна з них не менше ніж в три рази перевищує довжину діелектричного проміжку, дозволить в момент комутації поділити міжелектродну відстань, відповідну напрузі самопробою, на 2п послідовно розташованих міжелектродних зазора, при цьому кожний міжелектродний проміжок буде замикатися зі швидкістю рухомого ініціюючого електрода і, отже, сумарна швидкість з якою долається відстань, відповідна напрузі самопробою розрядника, буде в 2п рази більше швидкості рухомого (поділеного на п секцій) ініціюючого електрода. Вибираючії відповідне число п можна забезпечити сумарну швидкість рухомого електрода, при якій час руху ініціюючого електрода буде ме4 нше величини часу запізнення пробою рівного 10~ с, тобто буде забезпечена безіскрова комутація розрядника. Недоліки, властиві іскровій стадії пробою (описані вище) при цьому усуваються 53687 Фіг.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна {044)236-47-24