Исследование послеразрядных процессов в диодных промежутках с холодным катодом и разработка миниатюрных металлокерамических разрядников среднего давления

• Автор: Тинина, Елена Валериевна
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 180 с.

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. РАЗРЯДНИКИ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРОЦЕССЫ В МИНИАТЮРНЫХ НЕУПРАВЛЯЕМЫХ РАЗРЯДНИКАХ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Основные разновидности защитных разрядников и примеры их применения

1.2. Основные характеристики защитных разрядников

1.3. Дуговой разряд среднего давления в защитных разрядниках. Распад плазмы и напряжение погасания разряда.

1.4. Эрозионные процессы на катоде в условиях сильноточного разряда

и их влияние на работу разрядника.

1.5. Эмиссионные материалы катодов.

1.6. Общие выводы и постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В
КАТОДАХ РАЗРЯДНИКОВ
2.1. Общие вопросы.
2.2. Анализ теплового режима катода в импульсном периодическом
режиме.
2.2.1. Модель распространения теплового потока
2.2.2. Исследование теплового режима катода.
2.2.3. Расчет мощности на катоде
2.3. Анализ кинетики распределения температуры в катоде
разрядника.
Содержание
2.3.1. Постановка задачи.
2.3.2. Численный метод решения уравнения теплопроводности
2.3.3. Моделирование температурного поля катода при
воздействии теплового потока различной мощности.
2.3.4. Особенности тепловых процессов в катодном пятне в условиях
сильноточного разряда.
2.4. Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕРАЗРЯДНОЙ ПРОВОДИМОСТИ
В ДИОДНЫХ ПРОМЕЖУТКАХ С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ
3.1. Общие вопросы
3.2. Явление послеразрядной проводимости в газоразрядных
приборах.
3.3. Механизм распада плазмы дуги.
3.4. Кинетика распределения заряженных частиц при распаде плазмы.
3.5. Расчет распределения концентрации
3.6. Экспериментальное исследование кинетики заряженных частиц в распадающейся плазме.
3.6.1. Методика исследования.
3.6.2. Результаты исследования и их обсуждение.
3.7. Расчет длительности избыточной послеразрядной проводимости
3.8. Экспериментальное исследование длительности избыточной
послеразрядной проводимости
3.8.1. Схема экспериментальной установки и методика исследования
3.8.2. Результаты исследований и их обсуждение
3.9. Выводы
Содержание
ГЛАВ 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВТОРНОГО ПРОБОЯ В
МИНИАТЮРНЫХ РАЗРЯДНИКАХ.
4.1. Введение
4.2. Механизм возникновения повторного пробоя
4.3.Запаздывание зажигания разряда при повторном пробое
4.4. Напряжение погасания разряда
4.5. Экспериментальное исследование закономерностей повторного
4.5.1. Схема и метод измерения
4.5.2. Экспериментальные результаты измерения времени
запаздывания повторного пробоя
4.5.3. Исследование напряжения погасания разряда
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МИНИАТЮРНЫХ НЕУПРАВЛЯЕМЫХ РАЗРЯДНИКОВ
5.1. Общие вопросы.
5.2. Условия работы разрядников
5.3. Статическое напряжение пробоя выбор рода газа, давления
и катода.
5.4. Разработка миниатюрного неуправляемого разрядника для емкостных накопителей энергии
5.5. Разработка миниатюрных неуправляемых защитных разрядников
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Введение
Актуальность


Перенапряжения в линиях связи возникают в результате наводок, если линия находится вблизи высоковольтных линий передач или контактных сетей железных дорог, обрывов высоковольтных проводов, при грозовых разрядах. При пробое амплитуда разрядных токов через защитный разрядник достигает нескольких килоампер при длительности нескольких десятков и сотен микросекунд. В случае синусоидальных токов через разрядник их длительность составляет несколько секунд, а ток может достигать десятков ампер. Это создает тяжелый режим работы для прибора. Чтобы работать в таких режимах, защитные разрядники должны иметь малое время запаздывания, стабильное напряжение пробоя, способность выдерживать большие токи, высокое сопротивление изоляции. Уже многие годы у нас в стране и за рубежом ведутся работы по созданию всевозможных защитных разрядников. Неуправляемые защитные разрядники разнообразны по размерам, конструктивному исполнению. В зависимости от коммутируемой энергии их выпускают в металлостеклянном или металлокерамическом оформлении. Каждый разрядник разрабатывается на определенное статическое напряжение ист пробоя, заданные коммутационные токи 1а, динамическое напряжение ид пробоя и напряжение погасания ипог- Эти параметры обусловлены схемой, в которую включен разрядник, и видом защищаемой аппаратуры. Рассмотрим некоторые типы защитных неуправляемых разрядников, разработанные за последние годы [1-6]. В таблице 1. Р-, Р-). Таблица 1. Р- и аналогичный ему Р- - металлостеклянные. В них юпользуют алюмосиликатные катоды и для наполнения - смесь газов ^е+1%Аг до давления 0 мм. Разрядник Р- может непрерывно работать 0 часов. Разрядник Р- способен коммутировать токи 1а амплитудой до А длительностью одна секунда. Это мощный режим, поэтому прибор имеет ^еталлокерамический корпус. Разрядник имеет три электрода и предназначен для работы в трехпроводной линии связи. Разрядники Р- и Р- выполнены в металлокерамическом исполнении. Созданы разрядники с повышенным потенциалом погасания для линий дальней связи, постоянно находящихся под напряжением дистанционного питания (таблица 1. Таблица 1. Пет. ПОГ. Разрядник Р- имеет метаплостеклянное оформление, вольфрамовый катод и наполнен смесью газов Не+% Н2 до давления мм. Для увеличения потенциала погасания в их конструкцию ввели ограничения диаметра канала разряда - диэлектрические втулки с капиллярами. Разряд проходит через капилляры, повышая мощность потерь. Для увеличения потенциала погасания разрядник Р- имеет многозазорную конструкцию. Эти разрядники способны коммутировать токи 1 кА длительностью мс и А длительностью 3 с. Разработаны сильноточные защитные неуправляемые разрядники в широком диапазоне статического напряжения пробоя, предназначенные для защиты от различных перенапряжений линий связи, а также подвижной и стационарной радиоэлектронной аппаратуры. Некоторые разрядники данной серии приведены также в таблице 1. Все разрядники выполнены в металлокерамическом исполнении. Зарубежными фирмами тоже осуществляется выпуск защитных разрядников. Это западногерманская фирма '’Siemens”, фирмы "Cerberus” (Швейцария), "C. P.Clare” (США), ”Citel” (Франция). Каждая из них производит приборы в широком диапазоне статического напряжения пробоя, разные по режимам эксплуатации, параметрам и размерам. Зарубежные фирмы создали целую серию миниатюрных высокостабильных защитных разрядников бесштенгельного типа [7,8]. А2-В0 на UCT. CG-0 на UCT. В ("C. UA на Ucr=5-h5 В ; высота 3,3 мм. YS5 на ^=5^5 В ("Gcrberus)". В г. Р- с размерами 7,0x,0 мм ивесом 2 г. В [6]. Он состоит из керамического изоляционного корпуса, двух электродов из сплава На-Ви с запрессованным композиционным катодом. Корпус спаян с электродами припоем ПСр- В. На керамику нанесены электропроводящие графитовые дорожки и радиактивный изотоп N1-. Межэлектродное расстояние составляет 0,-0,5 мм. Внутренний объем наполнен аргоном до давления - мм. Основываясь на конструкции разрядника Р-, были разработаны миниатюрные неуправляемые защитные разрядники, параметры которых приведены в таблице 1. Таблица 1. Они обычно используются в аппаратуре железнодорожного транспорта и связи. Все эти разрядники являются металлокерамическими и имеют достаточно высокий потенциал погасания.