Защитные и коммутационные разрядники
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
?итный разрядник Р-150. В обозначении некоторых типов указываются две буквы и номер. Например, РУ-73 - управляемый трехэлектродный разрядник; РО-49 - разрядник обостритель для рентгеновских приборов; РК-160 - коммутирующий разрядник.
3. Основные физические закономерности
.1 Вольт-амперная характеристика разрядников
Одним из основных параметров характеристики (рис. 2) является напряжение возникновения разряда, или напряжение пробоя. Условия в разряднике обычно соответствуют правой ветви кривой Пашена, так что пробивное напряжение увеличивается с ростом произведения давления газа на межэлектродное расстояние. На вольт-амперной характеристике пробивному напряжению соответствует начальный горизонтальный участок в области малых токов.
Рис. Вольт-амперные характеристики разрядника при двух значениях давления газа: 1 - при высоком; 2 - при низком
Существенное значение для разрядников имеет область характеристики, соответствующая переходу аномального тлеющего разряда в дуговой. Характеристика в этой области имеет максимум, координаты которого зависят от давления газа. При уменьшении давления максимальная точка смещается влево и вверх. Поэтому становится возможным случай, когда напряжение в максимуме превышает напряжения пробоя (кривая 2 на рис. 2). Разрядник с такой вольт-амперной характеристикой, очевидно, может работать только при сравнительно малых токах (десятки миллиампер), соответствующих тлеющему разряду.
Более характерный диапазон значений рабочего тока - амперы и килоамперы, что соответствует дуговому или искровому разрядам. Для такого диапазона давление газа в разрядниках должно выбираться сравнительно большим, чтобы напряжение в максимуме было меньше напряжения пробоя. При разработке разрядников давление и род газа, межэлектродное расстояние, площадь электродов, материал катода обычно подбирают экспериментально с учетом заданных величин пробивного напряжения, максимального тока и габаритов прибора. Катоды изготавливают из многокомпонентных материалов (например, из алюмосиликата цезия) с малой работой выхода, что обеспечивает высокую долговечность разрядников.
.2 Статистическое запаздывание возникновения разряда
При подаче на разрядник напряжения, превышающего пробивное, ток возникает с некоторой нерегулярной задержкой по времени, которую называет статистическим запаздыванием зажигания разряда. Запаздывание обусловлено вероятностным характером выхода из катода электронов, инициирующих развитие лавин. Качество разрядника тем выше, чем меньше запаздывание. Экспериментально запаздывание наблюдается по осциллограммам напряжения на разряднике при подключении его к генератору периодических импульсов через ограничительный резистор (рис. 3).
В начале эпюры напряжение равно амплитуде импульса. Это свидетельствует об отсутствии тока через разрядник, несмотря на то, что амплитуда превышает пробивное напряжение. Через некоторое время напряжение снижается до сравнительно малой (десятки вольт) величины за счет роста тока и увеличения падения напряжения на резисторе. Задержка появления тока изменяется от импульса к импульсу по вероятностному закону, в результате чего участок снижения напряжения заметно размыт и нестабилен (временная развертка осциллографа запускается передним фронтом импульса генератора). Диапазон характерных значений задержек определяет вероятностный (случайный) разброс статистического запаздывания зажигания разряда.
газонаполненный разрядник вольт ток
Рис. 3. Осциллограммы напряжения на разряднике при малом (1) и большом (2) значениях среднего времени статистического запаздывания зажигания разряда. Длительность периодических импульсов межэлектродного напряжения- 100 мкс
Среднее значение времени запаздывания в основном определяется интенсивностью внешнего ионизатора, под действием которого зарождаются электронные лавины. Внешним ионизатором обычно являются естественные (фоновые) или искусственные источники ультрафиолетового, рентгеновского или радиоактивного излучений. Обусловленный внешним ионизатором начальный ток электронов в естественных условиях весьма мал (например, 10-15 А), так что электроны появляются в газоразрядном промежутке через относительно большие (единицы миллисекунд) интервалы времени и разряд запаздывает на такое время, несмотря на достаточно высокое напряжение между электродами.
При увеличении интенсивности ионизатора интервалы времени между появлениями электронов уменьшаются, и соответственно снижается время запаздывания. Это позволяет повысить скорость срабатывания разрядника путем введения в его объем радиоактивных препаратов (изотопы никеля или криптона), являющихся источниками сравнительно слабого -излучения (высокоэнергетичные электроны). При наличии изотопов время запаздывания обратно пропорционально активности препаратов, характерные значения которой лежат в диапазоне 10 - 500 мкКюри (4105 - 2107 расп./с).
Эффективным способом уменьшения статистического запаздывания зажигания разряда является нанесение на внутреннюю поверхность керамической вакуумной оболочки так называемых зажигательных полосок из графита (ширина около 1 мм). Полоски направлены вдоль разрядного промежутка и контактируют с одним из электродов разрядника. В узком зазоре между полоской и противоположным электродом при пороговом напряжении обеспечив?/p>