Защитные и коммутационные разрядники

Информация - Компьютеры, программирование

Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование

°ется повышенная напряженность электрического поля, достаточная для возникновения поверхностных микроразрядов, что эквивалентно увеличению интенсивности внешнего ионизатора и снижает время запаздывания. Выполняя функции подготовки основного разряда, ионизационные процессы в зазоре не вносят существенный вклад в ток разрядника, так как сопротивление тонкой графитовой полоски сравнительно велико.

При возникновении разряда проявляется вероятностный характер как зарождения первичных электронов, так и процессов развития лавин и эмиссии вторичных электронов из катода под действием ионов или фотонов. Вероятность развития разряда зависит от коэффициента ионизационного нарастания , показывающего, во сколько раз число вторичных электронов больше числа первичных. Величина коэффициента определяется соотношением:

 

, ( 1)

где - коэффициент вторичной эмиссии, d - межэлектродное расстояние, - коэффициент ионизации газа электронами (число ионизаций на единице пути), увеличивающийся с ростом напряжения в соответствии с формулой

 

, ( 2)

 

где и - константы, зависящие от рода газа, р - давление газа.

Вероятность возникновения разряда связана с коэффициентом ионизационного нарастания следующим приближённым соотношением:

 

. ( 3)

 

Среднее время статистического запаздывания разряда определяется формулой

 

, ( 4)

 

где - активность источника радиации (мкКюри), а - коэффициент, зависящий от рода газа (например, для аргона а = 1,5•104 мкс•мкКюри).

Из соотношений ( 2) - ( 4)следует, что при = 1 (условие возникновения разряда без учета вероятностного характера ионизации и вторичной эмиссии электронов) время запаздывания бесконечно большое, поскольку вероятность = 0. Разряд возникает лишь при > 1, что достигается повышением напряжения между электродами.

Коэффициент ионизационного нарастания очень резко увеличивается с ростом напряжения [соотношения ( 2) и ( 3)], и время запаздывания разряда уменьшается (рис. 4), приближаясь к установившемуся значению, которое соответствует вероятности развития разряда , близкой к единице. Это достигается при сравнительно небольшом (порядка 20 %) превышении напряжения над величиной, определяемой условием зажигания самостоятельного разряда ( = 1).

 

Рис. 4. Зависимости времени статистического запаздывания разряда от напряжения при высокой (1) и низкой (2) активности радиоактивного препарата. Uв - напряжение возникновения разряда

 

Вероятность появления определенного времени статистического запаздывания разряда (в бесконечно малом интервале ) при известном среднем значении времени характеризуется функцией распределения разрядов по времени запаздывания (рис. 5), которая представляет собой зависимость отношения / (плотность вероятности) от времени запаздывания.

 

Рис. 5 Функции распределения разрядов по статистическому запаздыванию при низкой (1) и высокой (2) активности радиоактивного препарата. Z - плотность вероятности разрядов с запаздыванием t s

 

Функция распределения определяется соотношением:

 

. ( 5)

 

Из соотношения ( 5) следует, что при = 0 плотность вероятности равна (1/), а среднее значение соответствует точке на кривой распределения, в которой плотность уменьшилась в e раз (e = 2,718) от начальной величины (1/). Интегрирование функции дает вероятность возникновения разряда с временем запаздывания в конечном интервале (например, больше или меньше заданной величины ).

Статистическое запаздывание разряда приводит к тому, что в случае быстрого увеличения напряжения (1 - 10 кВ/мкс) разрядник срабатывает при более высоком напряжении, чем при медленном нарастании напряжения. Поэтому в паспортных данных приборов приводят два значения порогового напряжения: статическое пробивное напряжение (при медленном подъеме напряжения) и динамическое пробивное напряжение (при быстром подъеме с определенной скоростью). Параметры и связаны соотношением

 

, ( 6)

 

где - скорость роста напряжения. Динамическое пробивное напряжение обычно превышает статическое в несколько раз.

Соотношения ( 1) - ( 6) и представленные графики используются при проектировании разрядников для определения давления и рода газа, межэлектродного расстояния, материала катода и активности радиоактивного препарата, обеспечивающих требуемые значения статического и динамического напряжений срабатывания, а также среднего времени статистического запаздывания разряда.

 

Заключение

 

Под понятием "разрядники" объединяется группа безнакальных газоразрядных приборов, работающих в режиме искрового разряда. В этих приборах возможно также существование других видов разряда.

По принципу действия разрядники делятся на 2 основных класса:

неуправляемые - разрядники самостоятельного разряда;

управляемые - разрядники, имеющие один или несколько специальных электродов, предназначенных для управления моментом зажигания.

Защитные и коммутационные газонаполненные разрядники представляют собой металлокерамические приборы искрового и дугового разряда.

Применение специальных катодных материалов обеспечивает коммутацию импульсных токов до 200 кА с напряжением поддержания разряда в десятки вольт.

Разрядники применяются для защиты аппаратурыи линий связи от перенапряжений и для коммутации различных цепей в электро- и радиоаппаратуре.

В зависимости от назначения