ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ ТОКА С ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ОТВЕРСТИЯ В СЕТОЧНОМ УЗЛЕ
GAS-DISCHARGE CURRENT INTERRUPTER WITH CYLINDRICAL HOLE GEOMETRY IN GRID NODE

Изобретение относится к газоразрядной импульсной технике, в частности к газоразрядным коммутаторам тока низкого давления тиратронного типа. Оно может применяться в качестве коммутатора в генераторах высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии с целью повышения стабилизации процесса обрыва тока, уменьшения времени выключения и разогрева прибора.
Известен газоразрядный прибор с инверсным расположением отверстий в сеточном узле, содержащий анод, катод, сеточный узел, состоящий из сеточного электрода (далее сетка) 2 и экрана 1 (Фиг. 1). Сетка имеет одно отверстие, расположенное по оси симметрии прибора, со стороны анода. Центры отверстий в экране сеточного узла расположены на концентричных окружностях. Отверстия, принадлежащие к разным окружностям, радиально смещены друг относительно друга. Совокупная площадь отверстий экрана превышает площадь сеточного отверстия. Минимальная площадь сечения разрядного канала прилегает к отверстию в сетке [1].
Недостатками применения описанного прибора в режиме обрыва тока являются сильный разогрев электродов и объема прибора, наличие большой временной нестабильности момента обрыва тока.
Работа подобных приборов в схеме генератора высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии в большей степени определяется конструкцией сеточного узла. За счет введения в конструкцию газоразрядного коммутатора нового сеточного узла с цилиндрическим разрядным каналом (с цилиндрической геометрией отверстия), достигается улучшение рабочих характеристик.
Чертеж нового сеточного узла показан на фигуре 2. В узле выполнено сплошное отверстие цилиндрической формы, расположенное под углом к нормали поверхности сеточного узла. Площадь сечения отверстия сохраняется по всей длине сеточного узла. В данной конструкции отсутствует экранирующий электрод. Толщина сеточного узла значительно увеличена. Расстояние между анодно-сеточной и катодно-сеточной областями увеличено. Краевые кромки отверстий скруглены. Площадь отверстия с анодно-сеточной области в 4 раза меньше площади отверстия сеточного электрода в газоразрядном приборе с инверсным расположением отверстий. Площадь отверстия со стороны катодно-сеточной области в 12 раз меньше совокупной площади отверстий экранирующего электрода в газоразрядном приборе с инверсным расположением отверстий.
Подобная конструкция сеточного узла обуславливает ряд особенностей работы газоразрядного прибора. В отличие от предыдущей конструкции, в новом сеточном узле за счет значительного увеличения толщины сеточного электрода, увеличивается теплоотвод сеточного узла, что обеспечивает уменьшение разогрева прибора. Благодаря увеличению расстояния между анодной и катодной областями и расположению отверстия под углом к нормали поверхности, сеточный узел позволяет сохранить электропрочность прибора на достаточном уровне, необходимом для нормальной работы. Геометрия отверстия непосредственно определяет область и форму разрядного канала [2]. В результате этого исключаются возможные переходы разряда из отверстия в отверстие и газонатекание в область горения разряда [3], как в случае газоразрядного прибора с инверсным расположением отверстий, что обеспечивает непрерывность формирования плазменной дуги. Обрыв тока в данной конструкции локализуется со стороны отверстия в анодно-сеточной области, что способствует уменьшению времени выключения [4]. Скругление краевых кромок способствует уменьшению их разогрева и увеличению порога напряжения для возникновения автоэлектронной эмиссии.
Список литературы
1. Патент №171094 МПК H01J 17/12.
2. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: Учеб. руководство для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп.М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.1992. 536 с.
3. Фогельсон Т.Б., Бреусова Л.Н., Вагин Л.Н. Импульсные водородные тиратроны. М: Сов. радио. 1974.
4. Верещагин Н.М., Круглов С.А., Сережин А.А., Шатилов С.Г., Агалыдов К.Д., Павлов М.Б. Газоразрядные прерыватели тока низкого давления в генераторе высоковольтных наносекундных импульсов с индуктивным накопителем энергии // ПТЭ. 2017. №6.