RU1828353C - Способ инициирования и формирования электрического разряда - Google Patents

Abstract

Использование, дл  коммутации сильноточных электрических цепей и в плазменной технологии Сущность электроды погружают в рабочую жидкость , заполн ющую разр дную камеру, свободный объем которой заполн ют газом под давлением В зоне инициировани  разр да формируют Затопленную струю жидкости, направленную перпендикул рно оси электродов, котора  обеспечивает создание в зоне инициировани  разр да пузырьков газа 2 з п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высоковольтных коммутаторов сильноточных электрических цепей, а также устройств плазменной технологии и мощных импульсных источников света с протяженным телом свечения.

Целью изобретения является снижение пробивного напряжения и времени развития электрического разряда.

На фиг. 1 представлена одна из возможных конструкций, в которой реализуется предлагаемый способ инициирования и формирования электрического разряда в жидкости; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

В камере 1 размещены соосно и вертикально цилиндрические электроды верхний 2 и нижний 3 (фиг.1). Межэлектродный промежуток представляет собой кольцевое сопло, находящееся ниже уровня жидкости, которой заполняется камера 1. Необходимый межэлектродный зазор h обеспечивают посредством перемещения верхнего электpода 2. В нижнем неподвижном электроде 3 имеется полость 4, заполненная той же жидкостью, которой заполняется камера 1. В полости 4 известным способом создают повышенное давление, в результате чего начинается истечение жидкости через межэлектродный промежуток в камеру 1. Для горизонтальной затопленной струи жидкости можно записать уравнение Бернулли

+

= const, из которого выделим безразмерный параметр число кавитации σ

где Р давление над поверхностью жидкости в камере, Р_кр. давление, при котором возникает кавитация, в данном случае его можно принять равным давлению насыщенных паров жидкости Р_нп. ρ- плотность жидкости, V скорость течения струи жидкости. Согласно экспериментальным данным значение σ≅0,2 можно считать соответствующим кавитационному режиму. Подачу струи жидкости осуществляют вдоль оси нижнего электрода 3 с последующим перпендикулярным поворотом перед выходом из сопла, образованного электродами 2 и 3. Это вызывает завихрение потока жидкости за кромками электродов 2 и 3 и усиливает кавитационные явления в турбулентной зоне вязкого перемешивания. Когда длина l струи достигает необходимой величины, ключом 5 замыкают конденсаторную батарею 6 на электроды 2 и 3. Наличие микропузырьков кавитационного происхождения в пограничной зоне струи, их поляризация в электрическом поле, и разрядные процессы в пузырьках активизируют зажигание разряда, поддерживая его распространение в область низкой напряженности электрического поля. Пробой развивается не по кратчайшему расстоянию между электродами, а в граничной области по огибающей струи, которая становится зоной инициирования разряда. Напряженность электрического поля Е по длине разряда устанавливают больше порогового значения Е_пор. Е Е

, где U амплитуда импульса электрического напряжения; L длина разряда, L Kl при К 2,0-2,5 коэффициенте, учитывающим форму струи.

Используя данный способ формирования электрического разряда удается снизить не менее чем в 2 раза пороговое напряжение и на порядок время развития пробоя по сравнению с прототипом при формировании электрического разряда в технической воде. Кроме того, нужно отметить, что в прототипе длина разряда L примерно равна межэлектродному зазору h, а при реализации предложенного способа в описанной конструкции может достигаться

15. Разряд в прототипе принимает на дуговой стадии горения форму цилиндра. В описанном устройстве разряд представляет собой тонкую плазменную оболочку, занимающую сектор до 50% площади диска струи.

Claims (3)

1. СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА между электродами, погруженными в рабочую жидкость, заполняющую разрядную камеру, включающий инициирование разряда путем внедрения пузырьков газа в зону инициирования разряда и последующую подачу импульсов напряжения на электроды, отличающийся тем, что, с целью снижения пробивного напряжения и времени развития электрического разряда, перед внедрением пузырьков газа в зону инициирования разряда свободный от рабочей жидкости объем разрядной камеры заполняют газом, внедрение пузырьков газа осуществляют путем создания в зоне инициирования разряда затопленной струи рабочей жидкости, направленной перпендикулярно общей оси электродов, причем давление газа над поверхностью рабочей жидкости, скорость течения струи жидкости и амплутуду импульса напряжения устанавливают в соотношениях

где P давление газа над поверхностью рабочей жидкости, Па;
v скорость течения струи рабочей жидкости, м/с;
ρ плотность рабочей жидкости, кг/м³
P_{н п} давление насыщенных паров рабочей жидкости, Па;
U амплитуда импульса напряжения, В;
l длина струи, м;
E_{п о р} пороговая пробивная напряженность электрического поля в рабочей жидкости, В/м;
K 2 2,5 коэффициент, учитывающий форму струи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу струи рабочей жидкости осуществляют вдоль оси одного из электродов с последующим перпендикулярным поворотом перед зоной инициирования разряда.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что струю рабочей жидкости формируют в межэлектродном промежутке, выполненном в виде сопла.