arrestors Spark gaz de înaltă presiune

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Unul dintre elementele principale ale generatoare de curent electric în impulsuri sunt dispozitive care permit timpul potrivit pentru a conecta componentele individuale ale acestor generatoare la regimul general de comutare. Aceste dispozitive trebuie să reziste la tensiuni ridicate (peste

100 kW), deschide rapid (pentru

ns unitate) și curenții de impuls trec amplitudine mai mare (cel puțin 10 kA). În prezent, singurele dispozitive care îndeplinesc toate aceste cerințe sunt presiunea înaltă scânteie de gaz.

defalcare statică în gazul

ia în considerare pe scurt ce înseamnă „presiune ridicată“ în raport cu descărcătorului utilizate în impulsuri de putere.

Din rata fizicii descărcare în gaz este cunoscut faptul că proba statică decalaj gaz lungime d are loc la o tensiune

în cazul în care s - secțiunea transversală a ciocnirilor elastice ale electronilor cu molecule (sau atomi) ale gazului, k - constanta Boltzmann T - temperatura gazului în grade Kelvin, Ui - potential pentru ionizarea moleculelor (sau atomi) ale gazului, P - presiunea gazului, g - coeficientul de emisie de electroni secundar din catod. Ecuația (6) reprezintă „legea similitudinii“, deoarece Tensiunea UC depinde numai de produsul variabilelor independente P și d.

Uravenenie (6) descrie o curbă cu un minim, care se numește „curba Paschen.“

Fig. 3. Curba Paschen (negru) și (7) (roșu) pentru aer uscat.

Valoare (Pd) CD în care curba Paschen are o valoare minimă și tensiunea de străpungere minimă corespunzătoare pentru unele gaze sunt prezentate în tabel:

arrestors Spark gaz de înaltă presiune - un val care rulează pe ramura dreaptă a curbei Paschen cu Pd ≥ 1 atm * cm >> (Pd) a CD-ului. Ramura din dreapta a curbei Paschen la astfel de presiuni este aproximată prin ecuația (aer)

cm. Curba roșie în Fig. 3. De notat că în (7), presiunea P nu se măsoară în relativă și în atmosfere absolute (ATA).

Curba Paschen (relația (7)), sunt valabile și pentru o distribuție omogenă a câmpului electric în decalaj d. În practică, câmpul din diferența este rareori uniformă, astfel încât raportul (7) ar trebui să fie privită doar ca o tendință generală. câmp Eterogenitatea scade tensiunea de străpungere, care poate fi permisă pentru un factor geometric mai mare decât cel care ar trebui să fie împărțită partea dreaptă (7). Este important, totuși, că, în acest caz, legea similarității, astfel încât tensiunea de defalcare într-un gaz la orice geometrie cu electrozi Pd >> (Pd) KR determinat de produsul dintre lungime decalaj d la presiunea gazului P.

defalcare în impulsuri de gaz

Criteriul (7) dă o condiție necesară pentru o defalcare statică a diferenței de gaz, dar nu explică modul în care această defalcare se dezvoltă în timp. Din fizica cu descărcare în gaz este cunoscut faptul că descompunerea decalaj de gaz este necesar ca un câmp electric pe electronului înseamnă cale liberă este mai mult decât Ionizarea cu impact energetic energia acumulată de atomi (sau molecule) de gaz. După apariția procesului de ionizare de impact devine avalanșă când la fiecare act de ionizare dublează numărul de electroni liberi. Aceste avalanșe de electroni apar peste golul, iar apoi există așa-numitul Streamer - un canal îngust umplut cu plasma slab ionizate, pătrunde întreaga diferența de la catod la anod. În continuare, curentul principal de descărcare este comutată în corpul unității de bandă, acesta este încălzit, extins, rezistența sa în cele din urmă scade, ceea ce înseamnă că „defalcarea“ a diferenței de gaz. Pentru o defalcare statică a tuturor acestor procese nu sunt de interes, cu toate acestea, a devenit critică pentru eclatoarele în generatoarele de impulsuri.

În cazul în care perioada de timp de expunere la stres este redus la mai puțin de

1 microsecundă, tensiunea de străpungere a diferenței este crescută în comparație cu (7). În acest caz, vorbim de „defalcare în impulsuri“, a gazului. Creșterea puls de tensiune defalcare comparativ cu static (7) se datorează faptului că defalcare electrică este, în general, un proces probabilistic în care este imposibil de prezis exact la care tensiunea (sau intensitatea câmpului) defalcare apare în diferite condiții și poate fi calcula numai probabilitatea acestui eveniment. Pentru defalcare a gazelor impulsuri necesare (vezi. Fig. 4), în primul rând, că tensiunea a depășit statică UC tensiunea de străpungere (acest lucru necesită timp t0), și în al doilea rând, că, în decalajul apărut electroni liberi și Streamer formate (este nevoie de timp td), și în al treilea rând, la acest streamer format canal scânteie de mică rezistență, scurtcircuit distanța dintre electrozi (este nevoie de timp tK - timp de comutare).

Fig. 4. Intervalele de timp ale diferitelor etape în dezvoltarea de defalcare impulsuri în gaz.

Probabilitatea de formare a benzii este diferit de zero numai dacă U (t)> UC, unde UC - tensiune de auto-defalcare statică determinată de relația (7). Această probabilitate ar trebui să scadă odată cu scăderea timpului de observare TD, dar să crească odată cu o creștere a tensiunii de decalaj U (t). Prin urmare, se poate preconiza că probabilitatea impulsului defalcare ar trebui să rămână aproximativ constantă la o valoare constantă a produsului U (t) td.

Durata (t0 + td) este determinată în mare măsură de caracteristicile puls de tensiune U (t), în timp ce tk timpul de comutare este definită de proprietățile descărcătorului. Descărcătorul „ideal“ - este o astfel la care rezistența scade de la infinit la zero pentru tk timp = 0. rezistența reală descărcătorului cade (nu infinit sau zero) pentru un tK timp definit, care depinde și de design descărcătorului .

Rezistența canalului scânteie

Odată ce unitatea de bandă a trecut decalajul inter-electrod, un canal format scânteie (sau pur și simplu „scânteia“) are unele conductivitate mică, dar finită, astfel încât curentul care curge prin acest canal duce la eliberarea de energie termică în ea. Această energie este cheltuită pentru plasma de încălzire în scânteie, excitarea gazului rezidual, emisia etc. modele teoretice existente ale scânteii (Rompe-Veytselya, Toepler, Bragin) să ia în considerare diferitele grade ale acestor procese și, prin urmare, diferite descriu evoluția rezistenței la scânteie în timp. Cu toate acestea, toate acestea dau dependența rezistenței sub forma unei scântei

unde d - lungimea gap, C0 - parametru determinat rezistența la scânteie la momentul t = 0 inițial, care este adoptată pentru a diminua timpul decalajul streamer interelectrodic; k, g și d - definiți parametrii modelului scânteii.

De la (8) rezultă că rata de cădere a rezistenței R (t) determinată de rata de ucis integralei

.

timp de eclator de comutare

Prin eclator i (t), fluxurile de curent din rezistența R (t), și, prin urmare, R tensiune (t) i (t) alocat acesteia, care scade odată cu trecerea timpului t. Fall timp acestei tensiuni determină timpul de comutare tk, tk și, prin urmare, un timp determinat de cădere R (t) rezistență. Considerăm schema de determinare această dependență de orez. 3 în care tensiune DC UB amplitudine la momentul t = 0 este inclusă în sarcina activă ideală Opritor RH prin R rezistență variabilă (t), care simulează eclator. Presupunem că valoarea rezistenței R (t) este dată de (7).

Fig. 5. Sursa de tensiune DC UB. inclus UR încărcare prin fanta de gaz, a cărui rezistență R (t) se modifică cu timpul potrivit (8).

Circuit Ecuația acest circuit atunci când t> 0 este de forma

.

Calendarul t = 0 se realizează, deoarece eclator punte streamer când rezistenței R (0) este încă foarte mare, astfel încât, în orice RH finită satisfăcută: R (0) >> RH. Apoi, pentru 0 £ t £ tK. în care tK - timp caracteristic pentru care rezistența R (t) scade de la R (0) >> RH R (tK)

rezistență RH, RH poate fi ignorat în comparație cu R (t) în lanț Ecuația.

Două tipuri de descărcătoare scântei de gaz sunt utilizate în inginerie puls - negestionate și a reușit. descărcătoare negestionate - o creștere bruscă în care este inițiat și dezvoltat sub influența UB tensiune defalcare. care crește la o valoare UB> UC, unde UC - tensiune defalcare statică determinată de legea similaritate (4). Punerea UB = UC + DU, după cum scrie tK

(9) care descărcătoare neadministrate:

(1) - timpul tK scade odată cu scăderea lungimii gap d și o creștere proporțională a presiunii P. In acest caz, produsul (Pd) nu este modificat, astfel încât UC și cu ea descărcătorul de tensiune de funcționare stocate și numai timpul de comutare scade - descărcătorul începe să lucreze mai repede.

(2) - timpul tK scade odată cu creșterea DU supratensiune ceteris paribus. Dar au abandonat (10)

,

Rezultă că este necesar defalcare supratensiune descărcătorului DU crește cu rata de creștere a tensiunii de operare. Prin urmare, trecerea timpului de arrester neghidata scade odată cu creșterea ratei de creștere a tensiunii de funcționare (vezi. Figura 6).

descărcătoare Managed - un val care nu a făcut drumul lor sub influența UB tensiunii de operare. pentru a iniția descărcătoare controlate de degradare necesită impuls de declanșare externă. Acest impuls de pornire poate fi electrice sau, de exemplu, un laser, sarcina sa este de a crea un streamer inițial într-un organism care se dezvoltă decalaj defalcare scânteie sub acțiunea de lucru UB tensiunii de impuls. În descarcatoare gestionate UB