РАЗРЯДНИК С ПОВЫШЕННОЙ СТАБИЛЬНОСТЬЮ И ДЛИНОЙ РАЗРЯДА

Область техники
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.
Уровень техники
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.
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.
Раскрытие полезной модели
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 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.
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.
Краткое описание чертежа
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.
На фиг. 1 изображен чертеж разрядника с повышенной стабильностью и длиной разряда.
Осуществление полезной модели
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.
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.
Достоинством предлагаемого устройства является понижение напряжения, при котором происходит пробой, благодаря чему можно увеличить как расстояние пробоя искрового промежутка, так и срок службы разрядника.