Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника

Подождите немного. Документ загружается.

220 Глава

11.

Разрядники с

высоким давлением

газа

Использование такого разрядника имеет ряд преимуществ по сравнению с

обычными коммутаторами:

1. Понижение давления осуществляется вследствие того, что используются

малые длины зазоров. При длине зазора

= 100+200 мкм в таких газах, как азот,

аргон, воздух и др., даже при атмосферном давлении время коммутации составляет

10~

с. Используя последовательное соединение большого числа коротких зазоров,

можно при высоких напряжениях и давлении всего в несколько атмосфер получить

фронт импульса 10"

с.

2. Высокая стабильность времени от момента приложения пускового напряже-

ния до срабатывания коммутатора обеспечивается тем, что к первым зазорам при-

кладывается подавляющая часть пускового напряжения, и они пробиваются за

время не более чем Ю

-9

с, создавая еще большее перенапряжение на последующих

зазорах. Оно создается в результате перераспределения рабочего напряжения после

пробоя первых промежутков, которое складывается с пусковым, поэтому время

запуска коммутатора мало и его стабильность высока.

3. Малая амплитуда пускового импульса

обеспечивается тем, что для запус-

ка коммутатора фактически нужно пусковое напряжение, способное пробить один

зазор. Минимальная величина этого напряжения определяется статическим про-

бивным напряжением одного зазора. Например, в воздухе при

й?

= 100 мкм, р =

атм, величина пускового напряжения

= 1 кВ. Для получения хорошей ста-

бильности запуска необходимо, чтобы 11

в четыре-пять раз превышало статиче-

ское пробивное напряжение 11

. Важно отметить, что с ростом максимального ра-

бочего напряжения амплитуда пускового импульса не увеличивается.

4. Из-за большого перенапряжения на промежутках имела место многоискро-

вая работа коммутатора. Это очень важно при высоких напряжениях, когда нужно

уменьшить индуктивность искры.

Было изготовлено и испытано четыре образца коммутаторов, наполненных азотом

[40]. Здесь приведены данные

работе коммутаторов с 30 и

15 и

длиной зазо-

ров, равной 200

мкм.

Размеры коммутаторов выбирались

из

условия согласования их с

накопительным 4 и передающим 5 кабелями. Изолирующие основания 2 и цилиндр 9

(рис. 20) изготавливались из оргстекла, а электроды -

из

нержавеющей стали.

При значениях рабочего напряжения II

14 кВ и амплитуде пускового импуль-

са 5 кВ искажения фронта импульса, вызываемые несогласованным пробоем по-

следних зазоров, были незначительны. При малом значении рабочего напряжения

и тех же значениях напряжения пускового импульса эти искажения существенны.

Установка емкости между предпоследним электродом и землей полностью устра-

няет эти искажения. Повышение давления газа в коммутаторе также устраняет ис-

кажения фронта. Они отсутствовали во всем диапазоне рабочих напряжений, кото-

рый был десятикратным и составлял 4-40 кВ. При работе коммутаторов с наи-

большим рабочим напряжением нестабильность их запуска составляет величину

порядка нескольких наносекунд.

11.6.3 Разрядники для параллельного включения конденсаторов

Для параллельного включения конденсаторов в мощных конденсаторных бата-

реях обычно используются тригатроны и трехэлектродные искровые разрядники.

Время срабатывания и стабильность этих коммутаторов сильно зависят от заряд-

$ 11. б

Последовательный

многоэлектродный разрядник 221

ного напряжения батареи, что делает невозможным включение батареи на нагрузку

с импедансом, большим волнового сопротивления контура, без развязывающих

элементов. Для устранения этих трудностей было предложено [41, 2] использовать

многоэлектродный разрядник с большим отношением емкости электродов на зем-

лю к межэлектродной емкости. Для этого использовались электроды в виде трубок,

в которые вставлялся коаксиальный кабель.

Далее описан многозазорный управляемый коммутатор, который работает при

атмосферном давлении в воздухе в диапазоне напряжений от 8 до 50 кВ, при токах

до 100 кА без какой-либо регулировки промежутков. Разрядник состоит из восьми

промежутков длиной 2 мм, по которым при помощи омического делителя равно-

мерно распределяется рабочее напряжение. Отношение емкости электродов на

землю С

к межэлектродной емкости С равно примерно 5. Для уменьшения и ста-

билизации времени срабатывания коммутатора два промежутка, прилегающие к

пусковому электроду, предварительно (за 30 не до прихода пускового импульса)

подсвечиваются при помощи искрового промежутка, установленного в разрезе

оболочки пускового кабеля (рис. 6). Оказалось, что для стабильной работы комму-

татора достаточно подсвечивать только эти зазоры.

Пусковой импульс имеет амплитуду 25 кВ, полярность, обратную рабочему на-

пряжению, фронт 10 не и длительность 100 не. Он подается через разделительную

емкость к пусковому электроду, к которому со стороны накопительной емкости

примыкает пять промежутков, а со стороны нагрузки - три. Из-за большой вели-

чины С

/С почти все пусковое напряжение прикладывается к зазорам, прилегаю-

щим к пусковому электроду. Это обеспечивает высокое перенапряжение на зазорах

и стабильное срабатывание коммутатора. Чтобы примерно уравнять времена про-

боя разрядника в обе стороны от пускового электрода, коммутатор сделан несим-

метричным: между пусковым электродом и высоковольтным выводом конденсато-

ра расположено пять зазоров, а по другую сторону пускового электрода - три зазо-

ра. Это оптимальное соотношение числа промежутков найдено экспериментально.

Сечение коммутатора в плоскости пути разряда приведено на

рис.

21. Цилиндри-

ческие электроды 2 разрядника надеты на латунные трубки 1. Использование длин-

ных латунных трубок преследует две цели: во-первых, изолирующие поверхности

располагаются вдали от места разряда, что существенно уменьшает напыление ма-

териала электродов на эти поверхности; во-вторых, для получения нужной величи-

ны С внутри трубок располагается коаксиальный кабель 3 без оплетки. Жилы кабе-

лей 4 в трубках между пусковым электродом 5 и нагрузкой соединены с землей, а в

трубках по другую сторону этого электрода - с высоковольтным выводом 6 конден-

сатора

для уменьшения в статическом режиме разности потенциалов между латун-

ной трубкой и жилой кабеля внутри нее. В этих условиях емкости электродов на

землю и относительно вывода конденсатора составляли: С

пФ, С « 5 пФ. Элек-

троды коммутатора имеют П-образное расположение и фиксируются на изолирую-

щем ребре 8 конденсатора при помощи пазов в концевых отливках из смолы. Такое

расположение электродов позволяет получить наименьшую индуктивность разряд-

ника и системы конденсатор-разрядник. Концевые электроды коммутатора устанав-

ливаются непосредственно на выводах конденсатора. Коммутатор закрывается ме-

таллическим кожухом, на котором устанавливаются разрядники для подсветки зазо-

ров. В качестве этих разрядников использовались автомобильные свечи.

222

Глава 11. Разрядники

высоким давлением газа

Рис.

11.21.

Сечение разрядника в плоскости пути разряда.

- латунные трубки, 2 - цилинд-

рические электроды, 3 - коаксиальный кабель без оплетки, 4 - жила кабеля, 5 - пусковой

электрод,

- высоковольтный вывод,

- конденсатор, 8 - изолирующее ребро

Описанный многозазорный коммутатор обладает преимуществом по сравнению

с тригатроном и трехэлектродным разрядником. До момента пробоя последнего за-

зора в одном из коммутаторов все разрядники батареи работают независимо друг от

друга. После полного пробоя одного или нескольких разрядников срабатывание

оставшихся разрядников принципиально возможно до тех пор, пока на них есть на-

пряжение, равное напряжению электрической прочности одного зазора. Если срабо-

тал только один разрядник, то на нагрузке напряжение увеличивается, а на остав-

шихся разрядниках уменьшается. Следовательно, для устойчивой параллельной ра-

боты разрядников нестабильность в их срабатывании должна быть значительно

меньше, чем время роста напряжения на нагрузке до максимума. Эксперименты [38]

показали, что два разрядника устойчиво работали параллельно на общую индуктив-

ную нагрузку в диапазоне напряжений 8-50 кВ. Величина индуктивности разрядни-

ка, определенная различными методами, составляла -3-10

-8

Гн. Время срабатывания

при

11=

8 кВ составляло

= 80±5 не, а при

11=

50 кВ было равно

= 15±1 не.

В [42] дано описание мощного генератора импульсов тока с энергией 40 кДж,

внутренней индуктивностью 10"

Гн и рабочим напряжением 10-50 кВ, в котором

использованы описанные выше разрядники. Максимальный ток короткого замы-

кания составлял 2,5 МА. Применение разрядников, описанных выше, позволило

осуществить подвод электрической энергии к нагрузке без развязывающих элемен-

тов широкими шинами, выполненными в виде сдвоенной линии. Генератор состо-

ял из 12 конденсаторов, и на каждом из них устанавливалось по два разрядника.

Ковальчук и его сотрудники [43-45] разработали несколько многозазорных раз-

рядников для использования в первичных накопителях энергии в импульсных уст-

ройствах с использованием генераторов Маркса (ГМ) и линейных импульсных

трансформаторов (ЛИТ). В многозазорных разрядниках, предназначенных для ис-

пользования в первичных накопителях энергии, для равномерного распределения

квазистатического зарядного напряжения по зазорам необходим резистивный дели-

$ 11. б

Последовательный

многоэлектродный разрядник 223

тель. Этот делитель должен выдерживать полное напряжение (100-200 кВ), иметь

сопротивление на уровне ~10

-Ю

Ом, обеспечивать срок службы не менее срока

службы остальных элементов разрядника и конструктивно вписываться в его габари-

ты. Часто оказывается, что такой делитель невозможно изготовить на основе рези-

сторов, выпускаемых промышленностью. В таких случаях в разрядниках в качестве

резистивного делителя используется коронный разряд [43]. На промежуточных элек-

тродах разрядника устанавливаются иглы таким образом, чтобы коронирующие ост-

рия являлись катодами. Ток коронного разряда может регулироваться длиной игл,

причем с уменьшением их длины (и напряженности поля на остриях) этот ток

уменьшается. Корона на остриях должна зажигаться при достаточно низком напря-

жении на разряднике, исключающем вероятность самопробоя. Ток коронного разря-

да должен быть по возможности минимальным, поскольку с его увеличением на-

пряжение самопробоя разрядника уменьшается. Кроме того, электроды разрядников

связаны между собой шнуром из полупроводящей резины для равномерного распре-

деления потенциала по всем зазорам.

Разрядники с рабочим напряжением до 90 кВ разрабатывались для использова-

ния с конденсаторами двух типов: 75 кВ, 5,65 мкФ, 10 нГн, 40 мОм и 90 кВ,

3,95 мкФ, 10 нГн, 10 мОм. Оба типа конденсаторов имеют одинаковые размеры и

запасаемую энергию (16 кДж), и способны отдавать ток (0,7-1) МА. На рис. 22

показана конструкция коаксиального многозазорного, многоканального разрядника

типа ММС8. В этом разряднике имеется 5 зазоров длиной по 4,5 мм между сталь-

ными электродами сферической формы с диаметром 23,5 мм.

Сферические электроды образуют 20 каналов, по которым протекает разрядный

ток. Эти каналы расположены равномерно по внутренней поверхности полиэтиле-

нового корпуса разрядника. Обратный токопровод выполнен в виде металлическо-

го цилиндра диаметром 30 см. Таким образом, объем, занимаемый магнитным по-

лем разрядного тока, сосредоточен фактически внутри полиэтиленового корпуса

9 6 7

Рис.

11.22.

Разрядник типа ММС8 с рабочим напряжением 90 кВ.

- пусковой электрод, 2 -

основание промежуточных электродов, 3 - высоковольтный электрод, 4 - полиэтиленовый

корпус, 5 - обратный токопровод, 6 - низковольтный электрод,

- центральный изолятор,

8 - игла, 9 - шнур из полупроводящей резины

224 Глава

11. Разрядники

высоким давлением

газа

разрядника. Разрядники работают в атмосфере сухого воздуха при давлении 3 атм

и не требуют использования элегаза.

Запуск разрядника осуществляется изменением потенциала пускового электро-

да, который залит в полиэтиленовый корпус разрядника вместе с основаниями

промежуточных электродов. Изменение потенциала пускового электрода обеспе-

чивает изменение потенциалов сферических электродов за счет емкостной связи

между ними, вследствие чего появляется перенапряжение на зазорах разрядника,

вызывающее их пробой. Возможны две схемы запуска. В первой схеме зарядное

напряжение подается одновременно на конденсатор и на пусковой электрод, при

этом запуск разрядника осуществляется заземлением пускового электрода. Во вто-

рой схеме пусковой электрод при зарядке заземлен, запуск осуществляется подачей

на него высоковольтного пускового импульса. Преимущество первой схемы - в ее

простоте и отсутствии специального пускового генератора. При этом, однако, изо-

ляция пускового электрода подвержена воздействию квазистатического зарядного

напряжения и требования к ней выше, чем во второй схеме.

При испытаниях при зарядном напряжении 75 кВ первая схема запуска обеспе-

чивала время задержки /

= (27,2±0,8) не, вторая схема - = (32,6+1,7) не. Индуктив-

ность разрядника составляла (8,5±0,5) нГн. Продемонстрирована устойчивая работа

таких разрядников с током

МА при времени нарастания тока

до

максимума

мкс.

Для ступеней линейного трансформатора с газовой изоляцией разработаны раз-

рядники квадратной формы типа ММ88 с аналогичными параметрами. В этих раз-

рядниках полиэтиленовый корпус имеет квадратную форму, при этом сферические

электроды образуют 19 каналов, расположенных по трем сторонам квадрата. Четвер-

тая сторона корпуса используется для изоляции вводов зарядного и пускового на-

пряжения. Такая конструкция позволила уменьшить высоту разрядника, что обеспе-

чило уменьшение индуктивности подводов в ступени ЛИТ «1ЛТМ000». Разрядники

типа ММС8 и ММ88 использованы в ГМ установки «8УКЖХУ081», в ступенях

«1ЛЮ-1000», в источниках плазмы для плазменных прерывателей тока установки

«ЕСР2» (СЕО). О работе линейных трансформаторов мы будем говорить в главе 16.

Разрядники с рабочим напряжением ±100 кВ разработаны для использования в

составе ГМ и ступеней ЛИТ. Это многозазорные разрядники без обратного токо-

провода, поэтому вносимая ими индуктивность в значительной степени определя-

ется конструкцией самого накопителя энергии. Для коммутации токов от -25 кА до

-400 кА разработаны различные модификации разрядников, которые отличаются

размерами и количеством зазоров. Общей для них является принципиальная кон-

струкция прибора, а также схема запуска.

На рис. 23 показан чертеж разрядника на ток 25 кА. Высокое напряжение при-

кладывается к боковым фланцам 7, которые герметично закрывают капролоновый

цилиндрический корпус разрядника 2. Внутри разрядника установлено пять элект-

родов 3, каждый на трех сферических опорах. Таким образом, весь разрядный про-

межуток разделен на шесть зазоров длиной по 6 мм. Зарядное напряжение равно-

мерно распределяется по зазорам с помощью коронного разряда, коронирующие

острия расположены по оси разрядника на стержнях 5, приваренных к промежуточ-

ным электродам, и на одном из боковых фланцев 7 (отрицательном). При двусторон-

ней зарядке средний промежуточный электрод разрядника имеет нулевой потенциал.

$ 11. б

Последовательный

многоэлектродный разрядник 225

Рис. 11.23. Разрядник с рабочим напряжением ±100 кВ и током 25 кА. 1 - боковой фланец,

2 - капролоновый цилиндрический корпус, 3 - электроды разрядника, 4 - штуцер для на-

пуска и сброса воздуха, 5 - стержень для коронирующих острий

К этому электроду подведены два штуцера для напуска и сброса сухого воздуха, к од-

ному из которых подключается пусковой кабель. Для герметичности оба штуцера

вкручены в корпус с использованием силиконового герметика. Разрядник предназна-

чен для работы в трансформаторном масле или в элегазе с давлением -1,5 атм.

Запуск разрядника осуществляется подачей пускового импульса положитель-

ной или отрицательной полярности на средний (пусковой) электрод. При пусковом

импульсе положительной полярности разность потенциалов на отрицательной по-

ловине разрядника возрастает, и она пробивается. При этом в зависимости от схе-

мы запуска разность потенциалов на второй половине может более чем удвоиться

из-за наличия проходных емкостей между электродами разрядника, а также емкос-

ти пускового электрода на землю.

Разрядник на ток 100 кА имеет длину 159 мм и диаметр корпуса 134 мм, в нем

шесть зазоров длиной по 6 мм, как и у разрядника на ток 25 кА. Эти разрядники

разработаны для ступеней ЛИТ «1ЛЮ-100». Разрядник на ток 350 кА имеет длину

230 мм и диаметр корпуса 170 мм, в нем восемь зазоров длиной по 6 мм, он разра-

ботан для ГМ с двусторонней зарядкой. Количество каналов, которые зажигаются

при срабатывании этих разрядников, специально не исследовалось. После —1000

выстрелов все электроды имеют равномерную эрозию по всей окружности, кото-

рая практически никак не сказывается на напряжении самопробоя. Во всех разряд-

никах электроды изготовлены из обычной нержавеющей стали.

11.6.4 Мегавольтные последовательные разрядники

Идея последовательных разрядников, работающих при многоканальной комму-

тации, оказалась плодотворной для мегавольтных коммутаторов, устанавливаемых

на выходе промежуточных емкостных накопителей, которые импульсно заряжа-

ются от первичного накопителя за время ~1 мкс. Таким образом, в этих разряд-

никах напряжение по зазорам распределяется за счет емкостных связей и необхо-

димость в дополнительном резистивном делителе отпадает. Впервые мегавольтные

15. Месяц Г.А.

226 Глава

11. Разрядники

высоким давлением

газа

последовательные разрядники с напряжением до 6 МВ использовались в 81ЯЬ и

назывались «Ишйге» [47, 45]. Запуск такого разрядника производился от пробоя

первого зазора за счет лазерного воздействия. Он содержит двадцать шесть зазоров

и является промежуточным коммутатором для подключения водяного конденсато-

ра, заряженного от генератора Маркса и формирующей линии. Коммутатор запус-

кается путем лазерного пробоя первого промежутка, а затем каскадно срабатывают

остальные. Он используется в установках «РВРАII» и «Негтез III».

В [45] предложено для устранения лазерного поджига вместо первого проме-

жутка использовать дополнительный многозазорный разрядник (рис. 24). Все уст-

ройство получило название «НУВЯГО» и используется на установке «АРРКМ»

(81ЧЬ). Разрядник делится на две половины, которые можно условно назвать пус-

ковой секцией и секцией самопробоя. Секция самопробоя состоит из 25 электро-

дов разрядника «Шшйге», разделенных зазорами шириной 8,4 мм. Пусковая сек-

ция содержит шесть составных электродов ИСЭ, разделенных зазорами шириной

8 мм. К пусковому электроду подключена индуктивность 4 мкГн, соединенная с

полусферическим электродом узла тригатрона. Игла тригатрона соединена со сфе-

рическим электродом, выведенным за пределы газового объема разрядника для

подсоединения пускового кабеля. Объем внутри разрядника заполняется элегазом

при давлении до 5 атм, снаружи разрядника находится трансформаторное масло.

Герметичность корпуса обеспечивается стяжкой из нейлоновых стержней.

При подаче пускового импульса на иглу тригатрона этот зазор пробивается и

вызывает срабатывание пусковой секции. После этого в секции самопробоя разви-

вается волна перенапряжения, которая по мере пробоя очередных зазоров с нарас-

тающей амплитудой движется от пускового электрода в сторону высоковольтного

электрода разрядника. После пробоя всех зазоров в секции самопробоя зарядное

напряжение оказывается приложенным к индуктивности 4 мкГн и параллельно к

зазорам пусковой секции. Индуктивность нужна для того, чтобы ограничить ско-

рость роста тока в пусковом зазоре тригатрона и удержать напряжение на зазорах

пусковой секции до тех пор, пока они не пробьются. После их пробоя почти весь

разрядный ток протекает в режиме многоканальной коммутации по зазорам пуско-

вой секции. Из-за большого перенапряжения во всех зазорах разрядника также

происходит многоканальная коммутация. Поэтому резко снижается собственная

индуктивность коммутатора.

Пусковая секция Секция самопробоя

Рис.

11.24.

Многозазорный разрядник

НУВКГО

для рабочего напряжения до 6 МВ

Литература

главе

10 227

Литература к главе 11

Воробьев Г.А., Месяц Г.А.

Техника формирования высоковольтных наносекундных им-

пульсов. М.: Госатомиздат, 1963.

Месяц Г.А.

Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Сов. радио, 1974.

КипкагЖ

Е.Е. Е1ес*пса1 Вгеакёо\уп т Оазез т Е1ес1пс Р1е1ёз // Оаз В1зсЬаг§е С1озт§

8\уксЬез / Её. Ъу О. 8сЬаеГег, М. Кпзйапзеп, апё А. Оиеп1Ьег. Ы.У.: Р1епит ргезз, 1990.

Р. 15-44.

ЫиппаНу ЖС., Бопа1с1зоп А.1.

8е1ГВгеакёо\Уп Оарз //

1Ыё. Р.

47-62.

Нагггзоп

/.,

Ко1Ъ

А.,

МШег К. еХ а1.

Сотрас* Е1ес1гоп Веат Оепега*огз

Гог

Ьазег апё Ризюп

КезеагсЬ

Ргос.

V 8утр.

оп Еп§. РгоЫ.

оГРизюп

КезеагсЬ. \№азЬ.

(Б.С.), 1974.

Р.

117-121.

Ковальчук Б.М., Кремнев В.В., Поталицын Ю.Ф.

Сильноточные наносекундные комму-

таторы. Новосибирск: Наука, 1979.

УИкоуНзку I.

№§Ь Ро\уег 8\уйсЫп§. КУ.:

Уап Ыоз&апё Ке1пЬо1ё,

1987.

ВиПгат М.Т., 8атрауап 8.

Кереййуе 8рагк Оар 8\уйсЬез // Саз В1зсЬаг§е С1озш§ 8\уйсЬез/

Её. Ьу

О.

8сЬае*ег,

М.

Кпзйапзеп,

апё А. Оиеп&ег.

КУ.:

Р1епиш ргезз,

1990.

Р.

289-325.

Стекольников

КС. Импульсная осциллография и ее применение. М.; Л.: Изд-во АН

СССР, 1949.

10.

8сНгапк

С., Непгу С., Кегпз

(.1.А., 8м>атоп К.А.

8рагк-Оар Тп§§ег 8уз*ет // Кеу. 8сь

1пз*гит. 1964.

Уо1.

35, N 10.

Р.

1326-1331.

11.

Мегсег

8.,

8тИН

/.,

МагПп Т.

А Сотрас*, МиШр1е СЬаппе1 3 МУ Оаз 8УЛ*СЬ. // Епег§у

8*ога§е, Сотргеззюп, апё 8\уксЫп§: Ргос. оГ *Ье I 1п*егп. СопГ. оп Епег§у 8*ога§е,

Сотргеззюп апё 8\уксЫп§

(ЫОУ.

5-7, 1974) / Её. Ъу Возйск. КУ.; Ь: Р1епит ргезз,

1976.

Р.

459-462.

12.

Вегпвгет

В8тИН I. «Аигога», ап Е1ес1гоп Ассе1ега*ог // ШЕЕ Тгапз. Ыис1. 8сь 1973.

Уо1.

20, N 3.

Р.

294-300.

13.

ТИеорНатз

С.А. МПИписгозесопё Тп§§епп§ оГ Н1§Ь Уо1*а§е 8рагк Оарз // Кеу. 8сь

1пз1гиш. 1960.

Уо1.

31, N 4.

Р.

427-432.

14.

Ьауоге

ЬРагкег 8к, Кеу

СИ., 8с1таПг

ДМ 8рагк СЬатЪег Ри1зт§ 8уз*ет // 1Ыё. 1964.

Уо1.

35, N 11.

Р.

1567-1571.

15.

МагШпз

В. Соттапё Тп§§епп§

оГ

ЗупсЬготгеё

Ме§ауо11:

Ри1зе ОепегаЮгз // ШЕЕ Тгапз.

Ыис1.

8С1.

1971.

Уо1. 18,

N 4,

р* 2. Р.

296-302.

16.

МагПп Т.Н.

ТЬе «Нуёга»

Е1ес1гоп

Веат

ОепегаЮг

1Ыё.

1973.

Уо1.

20, N 3.

Р.

283-293.

17.

СоорегМет

С.,

Сопс1оп

11,

ВоНег 1.К.

ТЬе «ОатЫе I» Ри1зеё Е1ес*гоп Веат Оепега*ог //

1 Уасиит

8с1.

апё ТесЬпоЬ 1973.

Уо1. 10,

N 6.

Р.

961-964.

18.

Ельчанинов

А. С., Емельянов В.Г., Ковальчук Б.М. и др. Методы наносекундного

инициирования мегавольтных коммутаторов //

ЖТФ.

1975.

Т.

45, вып.

С. 86-92.

19.

Шкуропат П.И.

Исследование предразрядных процессов в тригатронах, работающих в

воздухе //

ЖТФ.

1969.

Т.

39, вый. 7. С. 1256-1263.

20.

МопагХу

1.1.,

МгШе

Н.1.,

ВеШз

1.К.,

СиеШНег

А.Н. Ргеазе Ьазег 1пШа*её С1озиге оГ

МиШте§ауо1* 8рагк Оарз //

Кеу.

8с1.1пз1гит. 1971. Уо1.42, N 12.

Р.

1767-1776.

21.

КоуаИсНик

В.М.,

ЬаугтоуИсН У.А.,

МезуаК С.А. е* а1. 1пуезй§а*юп оГ 1Ье 8\уксЫп§

СЬагас*епзйс оГ

1Ье

Н1§Ь-Сиггеп1 МиШ-8рагк В1зсЬаг§е

зХ

1Ье ЯщЪ. Ргеззиге т 1Ье Оаз

М1хШгез 8Р

апё Аг

Ргос.

XIII1СР10. В., 1977.

Р.

397-399.

22.

Сос11оуе Т.Е.

Ыапозесопё Тг1§§ег1п§

оГ А1г

Оарз

тХЬ

1п1епзе 1Л1гау1о1е1 //1. Арр1.

РЬуз. 1961.

Уо1.

2, N 8.

Р.

1589.

23. Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах / Пер. с англ. под ред. В.С. Ко-

мелькова. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.

24.

Усов Ю.П.

Искровой запуск разрядников в газах при различных давлениях // Пробой

диэлектриков и полупроводников / Под ред. А.А. Воробьева. М.; Л.: Энергия, 1964.

С. 79-82.

25.

81о1еп

8. Вгеакёо\Уп 1пёисеё Ъу Тгапз1еп* 11.У. 1ггаё1а*юп // Ргос. IX 1СР10. ВисЬагез*,

1969.

Р.

259.

228

Глава 11. Разрядники

высоким давлением

газа

26.

РепдШоп Ж.К., ОиепХНег

А.Н 1пуезй§а*юп оГ а Ьазег-Тп§§егеё 8рагк Оар // Кеу. 8сь

1пз*гит. 1965.

Уо1.

36, N И.

Р.

1546-1550.

27.

Райзер Ю.П.

Пробой и нагревание

газа

лазерным лучом //

УФН. 1965. Т.

87, вып

1. С.

29.

28.

ЖИНатз

Р.Е,

ОиеШНег А.Н.

Ьазег Тп§§епп§ оГ Оаз РШеё 8рагк Оарз // Оаз 015сЬаг§е

С1озт§ 8\уксЬез / Её. Ъу О. 8сЬаеГег, М. Кпзйапзеп, апё

А.

ОиепШег. КУ.: Р1епиш ргезз,

1990. Р. 145-187. (Аёу. т Ри1зеё Ро\уег

ТесЬпо1.; Уо1.

2).

29.

Райзер Ю.П.

Лазерная искра и распространение разрядов. М.: Наука, 1974.

30.

Ковалъчук Б.М., Кремнев В.В., Месяц Г.А.

Лавинный разряд в газе и генерирование нано-

и субнаносекундных импульсов большого тока // Докл. АН СССР. 1970. Т. 191, № 1.

С. 76-78.

31.

КоуаИсНик В.М.,

Кгетпеу К К,

МезуаХз

О. А.,

РоХа1уХз\п Уи.Е

018сЬаг§е т Ш§Ъ Ргеззпге

Оаз

1пШа*её Ъу Раз* Е1ес*гоп

Веаш //

Ргос.

X1СРЮ. ОхГогё, 1971.

Р.

175.

32. А1рЬа-, Ве1а- апё Оатта-Кау 8рес*гозсору / Её. К.

81е§ЪаЬп.

Атз*егёат, 1965.

33. Бортник И.М. Физические свойства и электрическая прочность элегаза. М.: Энерго-

атомиздат, 1988.

34. Месяц

Г.А.

Инжекционные коммутаторы большой мощности // Инжекционная газовая

электроника / Под ред. О.Б. Евдокимова. Новосибирск: Наука, 1982.

35.

ОаЫпег А.Ь.

8еяиепсе 8рагк Сар 8уз*ет.

Ра*.

2659839 ША. 1953.

36.

Воробьев Г.А.

Устройство для получения импульсов с коротким фронтом. А. с. 120876

СССР. //

Бюл.

изобрет. 1959. № 13.

37. Месяц Г.А. Запаздывание пробоя искрового промежутка при больших перенапряже-

ниях //

Изв.

вузов. Физика. 1960. № 4. С. 229-231.

38.

Ковалъчук

Б.М., Поталщын Ю.Ф. Быстродействующие многоэлектродные искровые

разрядники // Мощные наносекундные импульсные источники ускоренных электронов /

Под ред. Г.А. Месяца. Новосибирск: Наука, 1974. С. 77-83.

39. Жильцов В.П.,

Слуцкин

Е.Х. Многокамерный элемент схемы включения строботронов

при высокоскоростной фотографии //

ПТЭ.

1963. № 4. С. 132.

40.

Воробьев

П.А.,

Месяц Г.А.,

Поталщын

Ю.Ф.

Новый мощный управляемый наносекун-

дный коммутатор //

ЖТФ.

1966.

Т.

36, вып. 8. С. 1492-1498.

41.

Ковалъчук Б.М., Месяц Г.А., Поталщын Ю.Ф.

Многоэлектродный разрядник. А. с. 243063

СССР.

Заявл. 10.11.67; Опубл. 5.05.69 //

Бюл.

изобрет.

1969.

№

16.

С. 69.

42.

Байков

А.И,

Искольдский

А.М.,

Ковалъчук Б.М.

и др. Мощный импульсный генератор

тока//ПТЭ. 1970 №6. С. 81.

43.

Коуа1сНик

В.М. МиШ§ар 8рагк 8\уксЬез // Ргос. XI ШЕЕ 1п1егп. Ри1зе Ро\уег СопГ.

ВаШшоге, 1997.

Уо1.

1. Р. 59-67.

44.

СоПеу 3.,

Войт

М., ЗоНпзоп

е* а1.

Тез*з оГ 6 МУ Тп§§егеё 8^ксЬез

оп

АРРКМ

а*

АЪзЪ*.

XIII ШЕЕ

1п1егп.

Ри1зеё Ро\уег

СопГ.

Ьаз Уе§аз, 2001.

Р.

4-13.

45. Волков С.И., Ким А.А.,

Ковалъчук Б.М.

и др. Многоканальный замыкающий разрядник

для водяных накопителей // Изв. вузов. Физика. 1999. № 12. С. 91-99.

46.

Тигтап

В.М,

Мооге Ж.В.8., 8еатеп З.Р. е* а1.

Беуе1ортеп*

Тез*з

оГа 6 МУ, МиШз*а§е Оаз

8\УЙСЬ Гог

РВРАИ //

Ргос.

IV ШЕЕ

1п*егп.

Ри1зеё Ро\уег

СопГ.

АИнциегяие, 1983.

47.

НитрНгеуз

О.К., Репп К.З, Сар 38. е* а1. Шшйге: А 81х Ме§ауо11 Ьазег-Тп§§егеё Оаз-

РШеё 8\уксЬ &г РВРАII //

Ргос.

ШЕЕ 1п1егп.

Ри1зеё Ро\уег

СопГ. АгНп§1оп,

1985.

Глава 12

РАЗРЯДНИКИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

§ 12.1 Вакуумные разрядники

Из сведений по физике вакуумного разряда (см. главу 5), можно заключить, что

время коммутации двухэлектродных вакуумных разрядников определяется длиной

промежутка между катодом и анодом д и скоростью движения катодной плазмы и

т.е. /

* а/у

. Следовательно, средняя скорость роста тока в таком разряднике соста-

вит

сШЖ

= где /

- амплитудный ток разрядника. Поскольку и

« 2-Ю

см/с,

для получения времени /

« Ю

-9

с нужно иметь длину промежутка

= 20 мк. Фак-

тически эта длина будет немного больше, так как навстречу катодной плазме будет

двигаться анодная плазма со скоростью и

« 10

см/с. В таких коротких промежут-

ках эта плазма появляется практически одновременно с катодной за счет интен-

сивного разогрева поверхности анода током взрывной электронной эмиссии.

Время задержки запуска такого коммутатора /

будет определяться величиной

плотности тока автоэлектронной эмиссии (АЭЭ) у с микровыступов на катоде

(

= Л/7

, где Н - удельное действие при взрыве микровыступа током АЭЭ. Плот-

ность тока сильно зависит от величины среднего электрического поля на катоде Е.

Согласно формуле Фаулера-Нордгейма (5.1) ] = А

е~

/Е

где А

нВ

- постоян-

ные, которые зависят от работы выхода металла

ср

и коэффициента усиления элек-

трического поля р. Таким образом, увеличивая электрическое поле Е между като-

дом и анодом, можно получить время /

на уровне нескольких наносекунд с неста-

бильностью А/

< 10"

с.

Временные характеристики вакуумных разрядников можно существенно улуч-

шить, если в промежуток между катодом и анодом вставить диэлектрик (см. гла-

ву 5). В этом случае одновременно решается несколько проблем. Во-первых,

уменьшается время коммутации (

. Оно уже больше не будет зависеть от длины

промежутка. Например, на цилиндрический диск диэлектрика высотой Н и диа-

метром Ц,, который лежит на плоском аноде такого же диаметра, поставим катод с

диаметром И

«1)

(рис. 5.17, б). Тогда плазма, которая появляется у катода, будет

двигаться на анод только тогда, когда достигнет края диэлектрика. Поэтому время