CC BY
20
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАЛИ:! III ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1962
Том 122
О РАБОТЕ ТИРАТРОНОВ ТР-85/15 В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ
В. М. КУЗНЕЦОВ, И. П. ЧУЧЛЛИН
В настоящее время конструкторы электрофизических установок все чаще сталкиваются с проблемой коммутации тока величиной в несколько тысяч ампер при длительности до десятых долей секунды и более.
Выпускаемые промышленностью электровакуумные приборы (тиратроны, игнитроны и др.) не могут коммутировать импульсы тока такой большой длительности. В самом деле, наиболее мощные импульсные водородные тиратроны, например ТГИ1-400/Т6 [1], рассчитаны на максимальный ток 400 а и напряжение 16 кв при наибольшей длительности тока 5 як сек.
Наиболее мощные генераторные лампы типа ГМИ-90 пропускают импульсы тока 20 а при напряжении 36 кв и длительности импульса 2,5 яксек [2].
Большими возможностями обладают ионные приборы с жидким катодом —игнитроны. Наиболее мощные из них, например ИВУ-100/15, ИВС-200/15 [3], при напряжениях до 15 кв могут пропускать импульсные токи от 300 до 1600 а. Но их недостатком является то, что они не могут работать при больших длительностях тока, так как при этом наступает обрыв анодного тока вследствие сужения междуэлектродного пространства [1, 4, 5].
Кроме того, игнитроны работают недостаточно надежно из-за частых неисправностей игниторов, с помощью которых происходит поджигание дуги.
Наиболее подходящими приборами для коммутации мощных импульсов тока длительностью до десятых долей секунды на наш взгляд являются тиратроны с ртутным наполнением.
Учитывая преимущества тиратронов перед игнитронами по длительности пропускаемого тока, нами проведены исследования работы в импульсном режиме наиболее мощных тиратронов с ртутным наполнением типа ТР 1-85/15, предназначенных для работы в выпрямительных устройствах.
Тиратрон ТР 1 -85/15 имеет следующие паспортные характеристики: амплитуда прямого и обратного напряжения Оа ~ 15 кв, амплитуда тока анода /ат--- 300 а, средний ток анода не более 85 а ¡2|.
Исследования показали, что такой тиратрон можно значительно перегружать по току в импульсных режимах, сохраняя средний ток в пределах паспортных даннных, т. е. не более 85 а.
1! 9
Предел увеличения максимального тока через тиратрон определяется следующими факторами: а) током эмиссии катода; б) динамическими усилиями, возникающими при прохождении импульса тока; и) долговечностью катода в импульсном режиме.
Площадь оксидного катода у тиратрона ТР1-85 15 составляет примерно 1400 ел1. В современных электровакуумных приборах максимальная импульсная плотность эмиссии с оксидных катодов достигает 10 -:• 50 а см~ ¡6,7]. Исходя из этого, максимальный ток с катода тиратрона TPI-85 15 может достигать нескольких десятков килоампер. Исследование тнпятгюнов пповолилось в схеме (рис. 1). Батарея конденсаторов С, предварите л ь и о за ряженная от выпрямителя, разряжалась на индуктивность L через исследуемый тиратрон Тр. Для экономии потребляемой мощности производился перезаряд конденсаторов через другой тиратрон ТП; включенный встречно - параллельно с основным тиратроном.
Максимальный ток регистрировался с помощью стандартного активного шунта и заранее проградуи-рованиого осциллограчш. зависимость анодного тока от анодного напряжения была линейной, т. е. насыщения прибора не наступало.
Измерение падения напряжения в дуге производилось па тиратроне Т'р, который был все время открыт и пропускал небольшой ток от дополнительного источника напряжения. Падение напряжения в дуге горящего вентиля \U не имело заметного увеличения во всех опытах.
Сначала опыты производились при анодном напряжении Uа -3000 в. Длительность импульса тока через один тиратрон составляла - 0,0X4 сек. В этом режиме тиратрон испытывалсн до максимального тока Iam ■-•- 3000 а при частоте повторения импульсов -2 раза в секунду.
До амплитудного значения тока в 1700 а особых изменений в работе тиратрона не было. При токах свыше 1700 а тиратрон вспыхивал всем баллоном. Это, видимо, вызывалось диффузией плазмы ви виеэлектродную область и ионизацией всего газового наполнении. При анодном напряжении Ua 3000 в и максимальном токе lam -1700 а тиратроны работали непрерывно более 50 часов без нарушений их характеристик. Далее перегрузочная способность тиратронов проверялась при анодном напряжении 15 кв и длительности импульса тока 3,5 мсек. До значения анодного тока 1550 ампер тиратроны работали без заметных изменений. При более высоких значениях анодного тока, вплоть до 5100 </, тиратрон вновь начинал вспыхивать всем баллоном. Однако даже при коммутации тока 5100 а характеристики тиратрона не ухудшились.
Более длительные испытания тиратронов (в течение 90 часов) проводились при анодном напряжении 15 кв и токе 1200 ампер.
Механическая прочность тиратронов при указанных перегрузках сказалась достаточной. Опыты также показали, что для устойчивой
] !
L на г ре
Plk\ 1.
работы тиратрона необходимо следить за температурой в области сетки. Перегрев сетки вызывает самопроизвольное поджигание тиратрона. Поэтому при работе тиратронов в режиме перегрузок необходимо тщательно следить за системой охлаждения.
Возможность эксплуатации тиратронов ТР1-85/15 в режимах перегрузки по току подтверждается опытом работы их в нескольких установках института ядерной физики при Томском политехническом институте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Т. А. В о р о н ч с в. Импульсные тиратроны, изд. „Советское радио", 1958.
2. Справочник ..Электровакуумные приборы", ГЭИ, 1956.
3. А. А. С а ко вич, Т. А. С у е т и н. Исследование запаянных игнитронов ИВС-100 15, Электричество, № 1, 1959.
4. Б. М. III л я и о ш и и к о в. Игнитронные выпрямители, Трансжелдориздат,
1947.
5. В. Л. Грановский, Т. А. С у е т и н. Генерация мощных электрических колебаний в разряде низкого давления, ЖТФ, вып. 9, 1946.
6. В. Б. Марченко. Современные катоды, ГЭИ, 1958.
7. А\. /I. Гуревич, М. Я. Г у р е в и ч. Электровакуумные приборы, Военное -издательство .Министерства Обороны СССР, 1955.
