РНЦ «Курчатовский институт», Москва
Стабилизация динамических параметров искровых газовых разрядников вспомогательным коронным разрядом
Показана возможность использования импульсного коронного разряда для стабилизации динамических параметров сильноточных искровых газовых разрядников. Определены условия реализации схемы стабилизации с коронирующим промежутком, включенным параллельно основному искровому промежутку. Экспериментально исследованы характеристики опытных образцов стабилизированных коронным разрядом искровых сильноточных разрядников. Измерения выполнены в диапазоне напряжений от 5 до 30 кВ при временах нарастания напряжения от 3 до 100 мкс.
Наиболее распространенным методом стабилизации динамического напряжения пробоя и времени запаздывания искрового промежутка в импульсном режиме работы является УФ-подсветка промежутка вспомогательным искровым разрядом [1]. Существует много вариантов конструкций разрядников, как с последовательным, так и параллельным включением основного и дополнительного искровых промежутков. Основным условием реализации этого метода является обеспечение высокого перенапряжения на вспомогательном промежутке, при котором достигается малое время запаздывания его пробоя, поскольку по необходимости вспомогательный разряд должен предшествовать основному. Это условие трудно выполнить при невысоких (единицы-десятки киловольт) напряжениях, при которых невозможно обеспечить высокое перенапряжение путем уменьшения зазора вспомогательного искрового промежутка.
Альтернативным решением является использование УФ-излучения импульсного коронного разряда, зажигаемого даже при невысоких напряжениях в резко неоднородном поле острийных электродов. Предварительные расчеты и эксперименты показали, что реализация такого метода возможна, если геометрия разрядника с параллельным коронирующим промежутком отвечает следующим требованиям: напряжение зажигания короны меньше напряжения срабатывания разрядника; геометрия коронирующего промежутка исключает его пробой до пробоя основного промежутка; интенсивность УФ-подсветки, пропорциональная току короны, достаточна для эффективной предыонизации газа в основном промежутке.
В наибольшей мере этим требованиям удовлетворяет геометрия разрядника с основным искровым промежутком, образованным двумя тороидальными электродами, и коронирующим электродом в виде иглы, установленной вдоль оси разрядника в полости одного из электродов.
На рисунке показана расчетная картина распределения электрического поля в таком разряднике. Приведены эквипотенциальные линии, построенные с шагом 0,05U. Область коронного разряда, ограниченная минимальной напряженностью электрического поля самостоятельного разряда закрашена черным цветом. Приведеная картина соответствует величине основного зазора 1,6 мм. Напряжение самопробоя разрядника на воздухе составляет около 6 кВ, а минимальное напряжение зажигания отрицательной короны не превышает 2,5 кВ. Ток коронного разряда при напряжении самопробоя достигает 80-100 мкА.
Экспериментальное изучение характеристик аналогичных по конструкции разрядников с электродами различных размеров было выполнено в диапазоне напряжений от 5 кВ до 30 кВ при временах нарастания от 3 мкс до 100 мкс. Эксперименты показали, что при оптимальном положении коронирующего электрода динамическое пробивное напряжение практически совпадает с измеренным в статическом режиме, а разброс времени срабатывания не превышает нескольких сотен наносекунд.
Список литературы
1. . Генерирование мощных наносекундных импульсов. М., Сов. радио, 1976.
