Вакуумные искровые реле

Оценка раздела:

Вакуумные искровые реле

- Пассив - Вакуумные искровые реле Вакуумные искровые реле Исследование и разработка вакуумных искровых релебыли предприняты с целью создания приборов, сочетающих в себе лучшие параметры известных коммутирующих элементовпри их работе в режиме одиночных включений. Первые надежно действующие приборы, работающие по описанному ниже принципу,были изготовлены в 1953 г. В разработанных реле удалось совместить возможность пропускания больших импульсных токов(подобно механическим выключателям и тригатронам) с малой инерционностью действия (близкой к таковой у электронных ламп и тиратронов ) и малой энергией, необходимой для включения реле (подобно тиратрону ). Основными недостатками новых реле являютсяограниченное число включений, которое они допускают без изменения параметров, и неустойчивая работа при малых токах. В основе работы вакуумных искровых реле пробой вакуумного промежутка,разделяющего коммутируемую цепь. Замыкание инициируется так называемым поджигающим пробоем по поверхности изолятора,который разделяет управляющий разрядный промежуток. Применение изоляционной прокладки в управляющем промежуткепозволяет снизить пробивное напряжение по сравнению с тем, которое требовалось бы в случае вакуумного промежутка. Эти реле позволяют коммутировать электрические цепи с импульсными токами в несколько тысяч А.Реле может обеспечивать включения цепи с точностью 0,0085 мксек; время запаздывания электрического пробояосновного разрядного промежутка относительно пробоя управляющего промежутка не превышает 0,03 мксек,быстрота нарастания тока может быть больше 10 11 А/сек. Конструкция Параметры Временные характеристики Ресурс работы Образцы - ВИР-14 Конструктивно ВИР представляет собой стеклянный откачанный баллон с тремя электродами.Основной вакуумный разрядный промежуток имеет сложный катод, состоящий из двух электродов, образующих второй,вспомогательный разрядный промежуток. Электроды катода разделены тонкой слюдяной прокладкой, по поверхности которойразвивается разряд при подаче управляющего импульса напряжения. На рисунке схематически изображеныразличные варианты применявшихся разрядных промежутков. Высокие изоляционные свойства вакуумного промежуткапозволяют создавать приборы с габаритными размерами, значительно меньшими по сравнению с другими типами приборов,рассчитанными на те же рабочие напряжения. Объем электродной системы может быть сделан очень маленьким.Размеры всего прибора определяются технологическими возможностями и линейными размерами, необходимыми дляпредотвращения электрических пробоев по наружной стороне колбы. А — анод, К — катод, П — слюдяная прокладка, У — управляющий электрод, И — изолятор, d — основной вакуумный разрядный промежуток Основными параметрами реле являются: анодное напряжение, величина рабочего тока,напряжение пробоя поджигающего промежутка и временные характеристики (времена запаздывания и развития разряда). Верхнее значение анодного напряжения ограничено потенциалом пробоя основного вакуумного промежутка и варьируется межэлектродным расстоянием. Даже при малых величинах этого расстоянияв случае хорошо обработанных деталей достаточно велико. Например, для реле ВИР-7потенциал пробоя может быть более 20 кВ при d = 1 мм. Нижнее значение анодного напряжения практически не ограничено. Прианодном напряжении более 100 В реле сохраняет свои параметры. Возможность широкого изменения анодного напряжения позволяетиспользовать реле в режиме, когда отношение Uпр/Uа > 2, т. е. в режиме с большим запасом электрической прочности. Величина рабочего тока при использовании вакуумных реле целиком определяется параметрами внешней цепи,так как внутреннее сопротивление реле во время пробоя составляет сотые доли Ома, причем большая часть этой величинысвязана с сопротивлением вводов. Прерывание начавшегося разряда происходит только после значительного сниженияпервоначального напряжения, когда ток становится меньше 20 А. При работе реле наблюдается статистический разброс величины напряжения пробоя поджигающего промежутка.Абсолютное значение средней величины этого напряжения определяется размером слюдяного зазора и зависитот формы и знака импульса. Изменение крутизны фронта импульса от 0,4 до 30 кВ/мкс не влияет заметным образом нанапряжение пробоя. При увеличении крутизны фронта до 200 кВ/мкс Uпр возрастает на 1000-1500 В по сравнениюсо значением для более пологих фронтов. При управляющих импульсах положительной полярности напряжение пробоя примерно на200-500 В меньше, чем при импульсах отрицательной полярности. Практически наиболее удобно выбирать значениенапряжение пробоя в диапазоне 1200-3000 В. Нижнее значение этого интервала ограничено толщиной прокладки,при которой зазор между электродами поджигающего промежутка легко засоряется продуктами распыления электродов,возникающими при пробое основного разрядного промежутка. Изготовить реле с напряжением пробоя более 3000 В вполне возможно,однако в большинстве случаев необходимость в подобном увеличении напряжения срабатывания отсутствует. Энергия, необходимая для инициирования основного пробоя, весьма мала.Для надежного срабатывания вполне достаточно энергии, запасенной в емкости, образуемой электродами поджигающего промежутка. Временными характеристиками вакуумных искровых реле являются: t 1 — время, прошедшее с момента началароста напряжения поджигающего импульса до пробоя управляющего промежутка: t 2 — время запаздывания начала развитияосновного пробоя относительно пробоя управляющего промежутка; t 3 — время развития основного пробоя. Время Т = t 1 + t 2 + t 3 есть суммарное время задержки включения токас помощью реле относительно начала управляющего импульса. Разброс этой величины от включения к включению определяет точность,с которой может быть осуществлена коммутация цепи в заданный момент времени. На осциллограммеотмечены все три интервала t 1 , t 2 , t 3 . Если генератор управляющих импульсов обеспечивает стабильность их формы,то время t 1 полностью определяется значением напряжения пробоя управляющего промежутка. При этом предполагается,что поджигающий импульс имеет собственную амплитуду, значительно превышающую напряжение пробоя, так чтопробой всегда происходит на фронте этого импульса. Как уже указывалось, напряжение пробоя управляющего промежуткаизменяется от включения к включению статистически с распределением величины по закону Гаусса. Время запаздывания t 2 также изменяется статистически, от включения к включению.Разброс величины задержки для всех исследованных вариантов не превышает + 0,005 мкс. В исследованном диапазонеанодных напряжений от 0,5 кВ до 5 кВ как t 2 , так и его разброс не зависят от Uа. Время развития основного пробоя t 3 определяется параметрами внешней цепи.На рисунке дана осциллограмма развития основного пробоя, снятая с нагрузочного сопротивления 1 Ом(частота синусоидального напряжения 100 МГц). Передний фронт импульсасоответствует скорости нарастания тока 1,05х10 11 А/с; время t 3 = 0,03 мкс, причем разброс этой величиныне мог быть обнаружен, так как находится за пределами точности измерений. Таким образом, для наиболее крутых применявшихся поджигающих импульсов разброссуммарного времени запаздывания, определяющий точность замыкания цепи, составляет + 0,0085 мкс. При каждом срабатывании вакуумного искрового реле происходит незначительное разрушениеего электродов и, как следствие этого, изменение первоначальных параметров. Ресурс работы реле определяетсяпредельным количеством включений, допустимым без существенных изменений параметров. Разрушение электродов сказывается прежде всего на значениях напряжений пробояподжигающего и основного разрядных промежутков. Обе эти величины по мере работы реле постепенно уменьшаются.Для первой из них это происходит из-за засорения слюдяного среза распыляемым металлом электродов;одновременно на поверхности колбы постепенно становится заметен зеркальный металлический налет.Уменьшение электрической прочности происходит из-за постепенного увеличения давления газов, выделяющихся при разряде из электродов. ВИР14 Вакуумное искровое реле, с неизвестными параметрами. Собственно, кроме названия неизвестно ничего - ни параметры,ни производитель, ни даже дата выпуска.

Альбом: Вакуумные искровые реле
Источник: источники_информации *155la3
Всего изображений: 5 Всего просмотров альбома: 16997
Показано 12 изображений на странице
Список: Список изображений Вакуумные искровые реле
Крупный план: Изображения крупным планом Вакуумные искровые реле