Искровые газонаполненные разрядники. Основные закономерности пробоя искровых промежутков

Страницы работы

Уважаемые коллеги! Предлагаем вам разработку программного обеспечения под ключ.

Опытные программисты сделают для вас мобильное приложение, нейронную сеть, систему искусственного интеллекта, SaaS-сервис, производственную систему, внедрят или разработают ERP/CRM, запустят стартап.

Сферы - промышленность, ритейл, производственные компании, стартапы, финансы и другие направления.

Языки программирования: Java, PHP, Ruby, C++, .NET, Python, Go, Kotlin, Swift, React Native, Flutter и многие другие.

Всегда на связи. Соблюдаем сроки. Предложим адекватную конкурентную цену.

Заходите к нам на сайт и пишите, с удовольствием вам во всем поможем.

Содержание работы

4.3 Искровые газонаполненные разрядники.

Искровые разрядники – основной тип коммутаторов МИТ. При мощностях в нагрузке 109 – 1010 Вт и времени подачи энергии 10-6 – 10-7 с используются исключительно искровые разрядники. Рекордные на сегодняшний день параметры:

- по мощности – 1013 – 1014 Вт;

- по току – 107 А;

- по напряжению – 107 В;

- по скорости нарастания мощности – 1022 Вт/с получены на  искровых разрядниках. Наиболее распространены разрядники с газовыми накопителями.

Преимущества газового наполнения по сравнению с другими средами:

1)  малые tK при большом давлении;

2)  возможность смены рабочего тела в ходе эксплуатации;

3)  регулирование параметров разрядника по рабочему напряжению изменением давления газа;

4)  малые времена восстановления и, следовательно, большая частота следования импульсов.

4.3.1. Основные закономерности пробоя искровых промежутков.

4.3.1.1. Модели формирования газового разряда.

В настоящее время, несмотря на значительное число работ и монографий, нет полностью законченных и непротиворечивых количественных теорий разряда. Однако основные выводы, вытекающие из анализа достаточно простых моделей разряда, в большинстве случаев имеют практическую ценность и с успехом могут использоваться пр разработке мощных коммутаторов.

Формирование газового разряда есть начальная стадия, протекающая от момента приложения напряжения к промежутку до начала образования проводящей плазмы. Эта стадия определяет время и стабильность срабатывания разрядника, которые характеризуются tЗ и s(tЗ), tЗ – среднеарифметическое время и s(tЗ) – среднеквадратичный разброс времени срабатывания.

Для определения времени формирования разряда широко привлекаются таунсендовский и стримерный механизмы развития разряда.

1) Таунсендовский механизм – медленный и характеризуется образованием большого числа электронных лавин.

2) Стримерный – быстрый механизм, при котором уже первая лавина приводит к пробою. Стример переходит в канал искры.

В таунсендовском механизме основная роль отводится вторичной эмиссии электронов с катода и последовательному процессу генерации электронных лавин. Вторичная эмиссия электронов возникает при взаимодействии положительных ионов и фотонов с катодом. Этот механизм является медленным, т.к. время развития заряда пропорционально 1/υt:

где     d – длина межэлектродного промежутка,

υt – скорость дрейфа положительных ионов в газе в электрическом поле (по порядку υt ~ 105 см/с << υe ~ 107 см/с).

Учитывая, что υt = k∙E, где k – подвижность ионов, имеем:

Теория Таунсенда удовлетворительно предсказывает tф и пробивные напряжения только при низких давлениях газа (P<1атм) и малых расстояниях между электродами. При d > 1см, P > атм наблюдается сильное расхождение между выводами теории и экспериментом. Это связано с тем, что в теории Таунсенда не учитывается поле объемного заряда ионов, остающихся в промежутке после прохождения лавин.

Стримерный механизм основан на роли объемного заряда ионов и фотоионизации в объеме газа. Условие перехода лавин в стример было предложено Ретером и Миком и записывается в виде: Е1 = к∙Е, где к ≈ 1, Е1 – поле объемного разряда, Е = υ/d – внешнее поле. Если приложить к промежутку более высокое U, то это условие выполняется ещё до достижения лавиной анода. В этом случае стример возникает в межэлектродном пространстве и распространяется к катоду и аноду. Скорость распространения стримера в однородном поле υР ~ 109 см/с, что на порядок выше скорости дрейфа электронов υе ~ 108 см/с. При этом число электронов в лавине, при котором поле объемного заряда сравнимо с приложенным полем, называется критическим числом электронов Nкр, и длина лавины критической длиной хкр.

α – коэффициент ударной ионизации

α∙ хкр ≈ 20 – эмпирическое условие возникновения стримера.

Отсюда можно рассчитать время формирования разряда, если предположить, что оно равно времени развития лавин до критического размера:

Данное допущение справедливо, когда хкр ~ d.

Если хкр << d, то необходимо учитывать конечное скорость распространения стримера:

При этом рост давления (Р↑) приводит к понижению tф.

где p∙d = const при UO = const (из закона Пашена)

tср = tстат + tф         – общее время развития разряда.

Похожие материалы

Информация о работе

Уважаемые коллеги! Предлагаем вам разработку программного обеспечения под ключ.

Опытные программисты сделают для вас мобильное приложение, нейронную сеть, систему искусственного интеллекта, SaaS-сервис, производственную систему, внедрят или разработают ERP/CRM, запустят стартап.

Сферы - промышленность, ритейл, производственные компании, стартапы, финансы и другие направления.

Языки программирования: Java, PHP, Ruby, C++, .NET, Python, Go, Kotlin, Swift, React Native, Flutter и многие другие.

Всегда на связи. Соблюдаем сроки. Предложим адекватную конкурентную цену.

Заходите к нам на сайт и пишите, с удовольствием вам во всем поможем.