Псевдоискровой выключатель
Псевдоискровой переключатель представляет обеспечивающую собой газонаполненную трубку, высокую скорость переключения . Псевдоискровые выключатели функционально аналогичны управляемым искровым разрядникам .
К преимуществам псевдоискровых выключателей относятся способность проводить обратные токи (до 100%), малоимпульсность, большой срок службы и высокий рост тока (около 10 В). 12 А /сек. Кроме того, поскольку катод перед переключением не нагревается, мощность в режиме ожидания примерно на порядок ниже, чем в тиратронах. Однако псевдоискровые переключатели имеют нежелательные плазменные явления при низких пиковых токах. Такие проблемы, как гашение тока, прерывание и колебания импеданса , возникают при токах менее 2–3 кА, в то время как при очень высоких пиковых токах (20–30 кА) происходит переход к дуге из паров металлов, что приводит эрозии электродов к . [1]
Строительство
[ редактировать ]Электроды псевдоискрового выключателя (катод и анод) имеют центральные отверстия диаметром примерно от 3 до 5 мм. За катодом и анодом расположены полый катод и полый анод соответственно. Электроды разделены изолятором. «рабочий газ» низкого давления (менее 50 Па) (обычно водород ). Между электродами содержится [1]
Хотя конструкция псевдоискрового переключателя, как правило, довольно проста, спроектировать переключатель с более высоким сроком службы сложнее. Одним из способов продления срока службы является создание многоканального псевдоискрового переключателя для распределения тока и, как следствие, уменьшения эрозии. Другой метод — просто использовать катодные материалы, более устойчивые к эрозии. [1]
Типичные материалы электродов включают медь , никель , вольфрам / ренией , молибден , тантал и керамические материалы. Однако тантал нельзя использовать с водородом из-за химической эрозии, отрицательно влияющей на срок службы. [2] Из металлов обычно используются вольфрам и молибден, хотя молибденовые электроды имеют проблемы с повторным зажиганием. [1] В нескольких статьях, в которых сравниваются материалы электродов, утверждается, что вольфрам является наиболее подходящим из протестированных металлических электродов. [2] Некоторые керамические материалы, такие как карбид кремния и карбид бора, также оказались отличными электродными материалами, в некоторых случаях с более низкой скоростью эрозии, чем вольфрам. [3] [4]
Псевдоискровой разряд
[ редактировать ]При псевдоискровом разряде пробой сначала вызывается между электродами под действием напряжения. Затем газ распадается в зависимости от давления, расстояния и напряжения. Затем происходит « лавина ионизации », образующая однородную плазму разряда, ограниченную центральными областями электродов. [1]
На рисунке выше показаны различные стадии псевдоискрового разряда. Стадия (I) — это фаза срабатывания или слаботочная фаза. Разряды как на стадии (II), фаза полого катода, так и на стадии (III), фаза скважины, способны проводить ток в несколько сотен ампер . Переход от скважинной фазы к сильноточной фазе (IV) происходит очень быстро и характеризуется внезапным скачком сопротивления переключателя. Последняя фаза (V) возникает только при токах в несколько 10 кА и нежелательна, поскольку приводит к высокой скорости эрозии. [1]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж Урбан, Юрген; Фрэнк, Клаус (2002). «Разработка тиратрона с холодным катодом для приложений с импульсной мощностью». Протокол конференции двадцать пятого Международного симпозиума по модуляторам мощности, Семинар по высокому напряжению 2002 и 2002 гг . Симпозиум по модуляторам мощности и семинар по высокому напряжению. стр. 217–220. дои : 10.1109/MODSYM.2002.1189455 . ISBN 978-0-7803-7540-6 . ISSN 1076-8467 .
- ^ Jump up to: а б Прукер, У. (1998). «Эрозия электродов сильноточных псевдоискровых выключателей». Труды ИСДЕИВ. XVIII Международный симпозиум по разрядам и электроизоляции в вакууме, 1998 г. XVIII Международный симпозиум по разрядам и электроизоляции в вакууме, 1998. Vol. 1. С. 398–401. дои : 10.1109/DEIV.1998.740653 . ISBN 978-0-7803-3953-8 .
- ^ Вайссер, Вольфганг; Фрэнк, Клаус (2001). «Карбид кремния как материал электрода псевдоискрового выключателя». Транзакции IEEE по науке о плазме . 29 (3): 524–528. Бибкод : 2001ITPS...29..524W . дои : 10.1109/27.928951 .
- ^ Шванднер, А.; Кристиансен, Дж.; Франк, К.; Хоффманн, DHH; Прукер, У. (1996). «Исследование твердосплавных электродов в сильноточных псевдоискровых выключателях». Материалы XVII Международного симпозиума по разрядам и электроизоляции в вакууме, ISDEIV, 1996 . XVII Международный симпозиум по разрядам и электроизоляции в вакууме, ISDEIV, 1996. Том. 2. С. 1014–1017. дои : 10.1109/DEIV.1996.545519 . ISBN 978-0-7803-2906-5 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кристиансен, Дж.; Шультайс, К. (1979). «Получение сильноточных пучков частиц искровыми разрядами низкого давления». Журнал физики А. 290 (1): 35–41. Бибкод : 1979ZPhyA.290...35C . дои : 10.1007/bf01408477 . S2CID 121638563 .
- Бочков, В. (2009). «Псевдоискровые выключатели серии SN, работающие полностью без постоянного нагрева – новые перспективы применения» . Acta Physica Polonica А. 115 (6): 980–982. CiteSeerX 10.1.1.626.3448 . doi : 10.12693/APhysPolA.115.980 .
- Бочков, В. (2009). «Перспективное применение псевдоискровых переключателей в импульсном режиме». Учеб. 17-я Международная конференция IEEE по импульсной энергетике . 1 : 255–259.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Лапуант (ред.). «Теория, конструкция и применение псевдоискровых выключателей» (персональный сайт).