Общие сведения
Газовые управляемые разрядники типа РГУ предназначены для коммутации тока и напряжения в процессе высоковольтных импульсных испытаний, в электротехнологических установках (магнитная штамповка, дробление пород) в лазерной технике и пр. Разрядники могут работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях. Разрядник работает под давлением воздуха до 3,0 кгс/кв. см с продувкой или без продувки рабочего объема.
Структура условного обозначения:
Предельно допустимые климатические воздействия
Разрядник и его устройство управления относятся по климатическому воздействию к группе УХЛ 4. Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15150-69, в частности, значения рабочей температуры находятся в диапазоне +1 ÷ +35°С. Высота над уровнем моря не более 1000 м.
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли и агрессивных газов в концентрациях, снижающих параметры разрядника в недопустимых пределах.
Предельно допустимые механические воздействия
Разрядник и устройство управления выдерживают воздействие вибрационных нагрузок в диапазоне частот 5 ÷ 200 Гц с амплитудой 0,5 мм и ускорением 19,6 м/с2; воздействие ударных нагрузок с ускорением 147 м/с2 и длительностью удара 5 ÷ 10 мс.
Конструкция разрядника
Пример конструкции разрядника представлен на рисунке 17.
Рис. 17. Поперечное сечение разрядника с электрической схемой подключения:
1,7 – фланцы электродов; 2,8 – крепежные фланцы; 3 – электрод управления; 4 – диск с отверстием;
5,6 – основные электроды; Rн – сопротивление нагрузки; R1, R2 – сопротивления делителя напряжения;
С1 – разделительная емкость; Тр – высоковольтный трансформатор, Uр – рабочее напряжение
зарядного устройства.
Разрядник имеет три электрода 5, 6 и 3, один из которых электрод управления или запускающий 3 расположен на эквипотенциальной поверхности между одинаковыми основными электродами 5 и 6. Запускающий электрод, представляет собой фланец с круглой пластиной, в центре которой имеется отверстие с острой кромкой. Запускающий электрод устанавливается на равном расстоянии от основного электрода и имеет потенциал равный половине рабочего напряжения, которое поддерживается высоковольтным омическим делителем. При подаче на запускающий электрод высоковольтного импульса управления пробивается газовый промежуток между запускающим и основным электродом. После этого все рабочее напряжение оказывается приложенным к другому промежутку, что также вызывает его пробой и замыкание разрядника.
Для увеличения ресурса корпус разрядника изготовлен из высокопрочной металлокерамики. В качестве материала основных электродов и запускающего электрода используется медь. При необходимости увеличения ресурса разрядника вместо меди может быть использован сплав меди с ванадием. Управляющий импульс поступает на запускающий электрод через разделительный конденсатор С1. Запускающий импульс обычно формируется с помощью импульсного трансформатора Тр, хотя возможны и другие схемы запуска.
Основными преимуществами данного разрядника являются:
- высокая механическая прочность, обеспечивающая его надежную работу при больших токах до 100 кА без повреждений корпуса в течение всего срока службы;
- возможность легкой замены изнашиваемых элементов разрядника, а именно относительно дешевых электродов 4, 5, 6 с целью продления срока службы вдвое и более;
- возможность работы без перестройки давления в диапазоне (0,2 – 1,0) х Uраб., при использовании управляющего устройства производителя (указанное свойство является важным для некоторых применений, например, при использовании разрядника в схеме «кроу-бар»).
- высокая стабильность напряжения самопробоя разрядника, связанная с отсутствием существенного воздействия газового разряда на керамические стенки разрядника и как следствие стабильность работы в рабочем режиме.
Разработаны три типа разрядников, различающихся диаметром керамического цилиндра и предельным током разряда: РГУ 1, имеющий диаметр Ø 125 мм и предельный ток 100 кА, РГУ 2 с диаметром Ø 80мм и током 50 кА и РГУ 3 с диаметром Ø 25 мм и током 20 кА.
Внешний вид разрядников приведен на рисунке.
Разрядники имеют рабочее напряжение от 1 до 100 кВ и максимальные рабочие токи от 20 до 100 кА. Технические характеристики разрядников приведены в таблице.
Диапазон рабочих напряжений, приведенный в таблице, указан при постоянном давлении 760 мм рт.ст., t = 200°C и использовании устройства управления Производителя. Диапазон минимального напряжения срабатывания разрядника указан с точностью ±15%. При применении устройств управления обычной конструкции минимальное рабочее напряжение увеличивается до 0,5Uраб. Величина тока, приведенная в таблице, соответствует максимальному амплитудному значению тока. Максимальный заряд указан для случая длительности импульса тока меньшей 100 мкс. При больших длительностях импульса максимальный заряд должен быть существенно уменьшен. Ресурс, приведенный в таблице, также указан для случаев длительности тока менее 100 мкс. При такой длительности первым выходит из строя запускающий электрод и лишь затем наступает существенный износ основных электродов. По нашим данным износ запускающего электрода составляет 1,1·10-4 г/К, а основных электродов 4,4·10-5 г/К, то есть в 2,5 раза меньше. При длительностях импульса тока более 100 мкс ресурс может быть существенно ниже. Например, разрядник РГУ 1-30-100 в наших исследованиях вышел из строя при ресурсе 6,2·103 К, заряде переносимом за импульс 1,44 К и длительности импульса тока 700 мкс.
Предельная частота срабатывания разрядника указана для случая работы разрядника при атмосферном давлении, без продувки и номинальном напряжении, близком к самопробою. При работе с меньшим рабочим напряжением предельная частота работы разрядника увеличивается, как это видно из рисунка 19. Следует также отметить, что существенный нагрев разрядника снижает напряжение самопробоя и соответственно уменьшает предельную частоту. Масса разрядника указана без системы управления с точностью 20 %.
Рекомендации по монтажу и эксплуатации
При монтаже разрядников необходимо обеспечить отсутствие острых углов в местах крепления токоподводящих шин. Разрядник может работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях.
Для продувки разрядника должен быть использован сухой воздух. В связи с наличием в газовых системах высокого давления конденсата воды, для продувки разрядника необходимо применение фильтров, для исключения попадания влаги в рабочий объем разрядника.
Перед эксплуатацией разрядник должен пройти тренировку разрядами в количестве 100÷200 разрядов при номинальном рабочем напряжении.
Разрядник должен быть снабжен двумя выравнивающими напряжение сопротивлениями, величиной 400 ÷ 600 МОм (делителем напряжения), которые устанавливаются между анодом, управляющим электродом и катодом.
Поджигающий импульс подается на управляющий электрод через высоковольтную емкость с параметрами 500-1000 пФ и напряжением равном рабочему.
Предельный ресурс разрядника ограничивается износом поджигающего электрода. Продлить срок службы разрядника вдвое и больше можно путем замены изношенного управляющего электрода, представляющего собой тонкое (2 мм) медное кольцо с центральным отверстием, и в случае необходимости замены съемных катода и анода разрядника.
Внешний вид металлокерамических газовых разрядников типа РГУ:
1 – РГУ 1-15-100 (15кВ, 100 кА); 2 - РГУ 1-50-100 (50кВ, 100 кА);
3 - РГУ 1-100-100 (100кВ, 100 кА); 4 - РГУ 2-50-50 (50кВ, 50 кА);
5 - РГУ 2-10-50 (10кВ, 50 кА); 6 - РГУ 3-20-20 (20кВ, 20 кА).
Зависимость максимальной частоты срабатывания разрядника f от параметра Uсам/Uр;
Uсам – напряжение самопробоя;Uр – рабочее напряжение разрядника без продувки; экспериментальная зависимость выражается формулой f = 7,1 х (Uсам/Uр) - 5
Технические характеристики
Диапазон рабочих напряжений, приведенный в таблице№1, указан при постоянном атмосферном давлении. Величина тока соответствует максимальному амплитудному значению тока. Масса разрядника указана без системы управления с точностью 20%. . Частота, приведенная в таблице№1, представляет собой максимальную частоту срабатывания разрядника при наличии продувки рабочего объема.
| № | Тип разрядника | Uраб, (кВ) | Imax, (кА) | Максимальный заряд, переносимый за импульс при Т≤100 мкс, (К) | Тимп, (мкс) | Ресурс при Т≤100 мкс, (К) | Предельная частота срабатывания, (Гц) | Габаритные размеры, (мм) | Масса (кг) |
| 1 | РГУ-1-10-100 | 2-10 | 100 | 5 | ≤100 | 2х105 | ≤3 | Ø145х60 | 3 |
| 2 | РГУ-1-20-100 | 4-20 | 100 | 5 | ≤100 | 2х105 | ≤3 | Ø145х100 | 5 |
| 3 | РГУ-1-30-100 | 6-30 | 100 | 5 | ≤100 | 2х105 | ≤3 | Ø145х100 | 5 |
| 4 | РГУ-1-40-100 | 8-40 | 100 | 5 | ≤100 | 2х105 | ≤3 | Ø145х100 | 5 |
| 5 | РГУ-1-50-100 | 10-50 | 100 | 5 | ≤100 | 2х105 | ≤3 | Ø145х100 | 5 |
| 6 | РГУ-1-75-100 | 15-75 | 100 | 5 | ≤100 | 2х105 | ≤3 | Ø145х180 | 6 |
| 7 | РГУ-1-100-100 | 20-100 | 100 | 5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø145х180 | 6 |
| 8 | РГУ-2-5-50 | 1-5 | 50 | 2,5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø90х35 | 1 |
| 9 | РГУ-2-10-50 | 2-10 | 50 | 2,5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø90х35 | 1 |
| 10 | РГУ-2-15-50 | 3-15 | 50 | 2,5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø90х60 | 1,5 |
| 11 | РГУ-2-20-50 | 4-20 | 50 | 2,5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø90х60 | 1,5 |
| 12 | РГУ-2-30-50 | 6-30 | 50 | 2,5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø90х100 | 1,5 |
| 13 | РГУ-2-40-50 | 8-40 | 50 | 2,5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø90х100 | 1,5 |
| 14 | РГУ-2-50-50 | 10-50 | 50 | 2,5 | ≤100 | х105 | ≤3 | Ø90х100 | 1,5 |
| 15 | РГУ-3-5-20 | 1-5 | 20 | 1 | ≤100 | 5х104 | ≤3 | Ø35х35 | 0,3 |
| 16 | РГУ-3-10-20 | 2-10 | 20 | 1 | ≤100 | 5х104 | ≤3 | Ø35х50 | 0,4 |
| 17 | РГУ-3-15-20 | 3-15 | 20 | 1 | ≤100 | 5х104 | ≤3 | Ø35х50 | 0,4 |
| 18 | РГУ-3-20-20 | 4-20 | 20 | 1 | ≤100 | 5х104 | ≤3 | Ø35х70 | 0,5 |
Примечание:
- * - с продувкой
- ** - ссылка на описание
Диапазон рабочих напряжений, приведенный в таблице №1, указан при постоянном атмосферном давлении. Величина тока соответствует максимальному амплитудному значению тока. Масса разрядника указана без системы управления с точностью 20%.
Частота, приведенная в таблице №1, представляет собой максимальную частоту срабатывания разрядника при наличии продувки рабочего объема. Значения технических характеристик устройства управления приведены в таблице №2 .
| Напряже-ние питания, В | Частота питающего напряжения, Гц | Напряжение управляющего сигнала, В | Длитель- ность управляющего сигнала, мкс | Ток управ-ления, А | Сопротивле-ние входа, Ом | Выходное напряжение, кВ |
| 220 | 50 | +(5÷10) | 1÷50 | 0,1÷0,2 | 50 | 25÷75 |
Область применения
Разрядники предназначены для коммутации напряжения и тока при высоковольтных импульсных испытаниях в электротехнологических установках и пр.
Гарантии
12 месяцев после отгрузки
Производитель
ООО "Русская Технологическая Группа 2"
Юридический адрес:
111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, д.12, оф. 406
Почтовый адрес:
111024, г. Москва-24, а/я № 85.
Тел: (495) 970-50-91
Tел: (495) 902-50-58