Искажение поля. Параллельное включение разрядников

4.3.2.3. Искажение поля. (РИП)

Принцип действия разрядника с этим способом инициирования пробоя основан на резком искажении первоначально квазиоднородного поля в основном промежутке путем подачи импульса запуска на управляющий электрод, находящийся непосредственно в межэлектродном зазоре. В этом отличие данного разрядника от тригатрона. Его схема выглядит следующим образом:

Управляющий электрод 3 выполняется в виде стержня или пластины. Он располагается в промежутке так, чтобы в исходном состоянии, при подаче напряжения U₀, поле в промежутке не искажалось. Для этого на управляющий электрод с помощью делителя R₁ – R₂ подается потенциал, соответствующий естественной эквипотенциали в месте промежутка, где расположен управляющий электрод. На рисунке d_B/d_H = 2:1, d_H = 1/3d₀ и, соответственно, U_з = 1/3U₀. инициирование разряда осуществляется инвертированием напряжения на управляющем электроде, т.е. управляющий электрод приобретает противоположную полярность по отношению к первоначальной. Это приводит к увеличению средней величины поля в промежутке d_B и к резкому искажению поля вблизи кромки управляющего электрода. Например, для изображенного варианта разбиения промежутка первоначальное среднее поле в промежутке d_B составляет .

После инвертирования поле равно:

, т.е. увеличилось в 2 раза. Однако основной причиной пробоя промежутка d_B является искажение поля, которое на острой кромке управляющего электрода может увеличиваться в десятки раз, выдавая появление и быстрое прорастание стримера к высоковольтному электроду.

После пробоя d_B потенциал U₀ переходит на управляющий электрод, после чего очень быстро пробивается зазор d_Н и осуществляется полная коммутация разрядника.

1)  после замыкания K_ст в сторону РИП по кабелю К_з идет волна разряжения - U_з

2)  на конце кабеля РИП является нагрузкой, следовательно при отражении идет удвоение волны напряжения до - 2U_з

3)  поскольку на кабеле уже было + U_з, то после отражения на управляющем электроде остается - U_з, т.е. происходит инвертирование

4)  напряжение - U_з держится в течение времени двойного пробега отраженной волны по кабелю К_з длина кабеля выбирается достаточной для того, чтобы в течение этого времени сработал разрядник. Имеются и другие схемы запуска таких разрядников.

Разрядники с искажением поля обладают следующими преимуществами в сравнении с другими типами:

1)  малая мощность запуска, т.к. для искажения поля в разряднике требуется существенно меньше энергии, чем при создании в промежутке мощной искры;

2)  широкий диапазон управления (до 80%)

3)  малое время срабатывания (10^-8 с) и малый разброс времени срабатывания

Недостаток – относительно большая амплитуда импульса запуска, достигающая иногда величины основного напряжения.

Рассмотренные выше способы управления: тригатронный, искажением поля, перенапряжением – простые и широко распространенные способы запуска газонаполненных разрядников в МИТ.

4.3.2.4. Лазерный способ запуска

Линза служит для фокусировки луча в определенной точке межэлектродного пространства, либо – на поверхности противоположного электрода.

Обычно используется рубиновый лазер на длине волны 649,3 нм с импульсной мощностью на уровне 100 – 300 МВт при длительности излучения наносекундного диапазона, с энергией W_л ~ 0,3 Дж. Применяется для коммутации больших мощностей ~ 10⁵ – 10⁶ Дж.

Достоинства способа:

1)  полная изоляция запускающего устройства – в данном случае лазера – от высоковольтного разрядника;

2)  широкий диапазон управления при малом времени срабатывания. Это связано с созданием области предварительной ионизации вдоль оси всего разрядного промежутка, что облегчает распространение в нм стримера;

3)  использование расщепления луча позволяет формировать многоканальный разряд;

4)  упрощается запуск параллельно работающих разрядников.

Недостаток – необходим лазер и соответствующая оптика. Поэтому лазерный запуск разрядников в основном используется в дорогих установках, рассчитанных на получение уникальных параметров.

4.3.3. Параллельное включение разрядников

Для получения мощных импульсов тока и напряжения необходимо использовать параллельную коммутацию, либо многоканальную коммутацию.

Отличие этих способов: