Исследование обрыва тока в диафрагмированной плазме газоразрядного коммутатора в схеме индуктивного накопителя энергии

• Автор: Сережин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ КОММУТАЦИИ ЭНЕРГИИ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ
1.1 Основные способы накопления энергии
1.2 Обзор известных коммутаторов тока
1.2.1 Импульсные водородные тиратроны
1.2.2 Таситроны
1.2.3 .Псевдоискровые разрядники
1.3 Выводы к главе
ГЛАВА 2 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ПРЕРЫВАНИЯ ТОКА ГАЗОРАЗРЯДНЫМ КОММУТАТОРОМ В ГЕНЕРАТОРЕ МОЩНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ИНДУКТИВНЫМ НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ
2.1 Определение энергии, выделяющейся в газоразрядном прерывателе тока
2.2 Определение влияния параметров генерируемых
импульсов на время выключения прибора
2.3 Выводы к главе
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗОРАЗРЯДНОГО ПРЕРЫВАТЕЛЯ ТОКА В СХЕМЕ С ИНДУКТИВНЫМ НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ
3.1 Экспериментальное исследование распределения температуры по поверхности прибора в различных режимах работы
3.2 Выводы к главе 97 ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОРАЗРЯДНОГО ПРИБОРА НА ПРОЦЕСС ПРЕРЫВАНИЯ ТОКА
ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ
4.1 Исследование влияния конструкции сеточного узла коммутатора на процесс обрыва тока
4.2 Экспериментальное исследование влияния параметров плазмы на напряжение поддержания разряда в промежутке сетка-катод
4.3 Выводы к главе
ГЛАВА 5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРЕРЫВАТЕЛЕЙ ТОКА И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ
МЕГАВАТТНОЙ МОЩНОСТИ НА ИХ ОСНОВЕ
5.1 Рекомендации по разработке конструкции сеточного узла газоразрядного прерывателя тока
5.2 Способ и устройство для формирования стабильных высоковольтных наносекундных импульсов мегаваттной мощности
5.3 Рекомендации по повышению стабильности параметров генератора высоковольтных импульсов в зависимости от температурного режима работы газоразрядного прерывателя тока
5.4 Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Высоковольтная наносекундная импульсная техника на настоящий момент имеет два основных направления своего развития. Одно из них заключается в проведении различных исследовательских программ в таких областях, как ускорительная техника, лазерная техника, мощная СВЧ-злекгроника, управляемый термоядерный синтез и пр. Второе, получившее интенсивное развитие в последнее время, основано на технологическом применении мощных наносекундных импульсов. В рамках этого направления разрабатываются новые технологии для решения экологических задач по очистке выбросов электрических и тепловых станций, удалению токсичных примесей из атмосферы, обработке отходов медицины и вредных производств, очистке воды, стерилизации различной продукции. Создаются новые радиолокационные и радиационные технологии, проектируются промышленные комплексы для обогащения трудных руд редкоземельных металлов.
Для решения всех вышеперечисленных задач требуются надежные генераторы высоковольтных импульсов. Существует два способа построения таких генераторов: первый, классический, на основе емкостных накопителей энергии (ЕНЭ); второй - на основе индуктивных накопителей энергии (ИНЭ).
В первом случае происходит накопление энергии электрического поля в высоковольтных емкостных накопителях, а затем передача энергии в нагрузку через замыкающие устройства - сильноточные наносекундные коммутаторы [1]. Во втором случае происходит накопление энергии в магнитном поле индуктивного контура с током, передача энергии в нагрузку происходит’ посредством размыкающих устройств - прерывателей тока [1].
В настоящее время большой интерес проявляется к генераторам высоковольтных импульсов, построенных на основе ИНЭ. Для их создания требуются надежные прерыватели, способные многократно обрывать ток, в качестве которых применяются газоразрядные и полупроводниковые раз-

4. Катод должен обладать хорошими эмиссионными свойствами и иметь удовлетворительный срок службы.
Анод
С точки зрения снижения температуры и эмиссии анода наиболее пригодным материалом для изготовления анодов ионных приборов является графит. Однако применение графита в импульсных водородных тиратронах не допускается из-за интенсивного распыления графита под действием ионной бомбардировки и отравления оксидного катода образующимися углеводородами.
Наилучшим материалом для анодов импульсных водородных тиратронов является молибден. Исследования распыления вольфрама не показали преимуществ вольфрама по сравнению с молибденом, следовательно, использование молибдена для анодов более целесообразно, так как он лучше подвергается технологической обработке. Хорошая теплопроводность молибдена понижает возможность образования сильных местных перегревов анода, а высокая температурная стойкость молибдена повышает безопасность работы тиратронов при кратковременных нагревах анода до температуры светло-красного каления.
Применение молибдена для изготовления анодов мощных импульсных тиратронов, в которых аноду придают форму чаши, связано с некоторыми трудностями вследствие того, что молибден не поддается штамповке в холодном виде. Поэтому для изготовления анодов наряду с молибденом часто применяют никель, хотя последний уступает молибдену как по теплопроводности, так и по стойкости против распыления под действием бомбардировки [38].
Сетка
При конструировании сетки обычно руководствуются следующими основными требованиями [37,38,40]: