Стабильность запуска тиратрона с холодным катодом при высоких анодных напряжениях

В работе представлены результаты исследования тиратрона с холодным катодом типа ТПИ1-10к/50 с новым узлом запуска. Определены особенности горения вспомогательного тлеющего разряда в новом узле запуска. Проведены испытания тиратрона в различных схемах запуска. В ходе работы получена наносекундная стабильность срабатывания тиратрона в данных схемах запуска.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………. 11

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………………………. 14

1.1 Общий принцип работы тиратрона с холодным катодом…………………………. 14
1.2 Конструктивные особенности тиратрона ТПИ1-10к/50 ………………………….. 16
1.3 Сильноточный разряд в основном разрядном промежутке тиратрона ……… 18
1.4 Вспомогательный тлеющий разряда в узле запуска
тиратрона ТПИ1-10к/50 ………………………………………………………………………….. 22
1.5 Методы запуска тиратрона с холодным катодом …………………………………….. 27
1.6 Особенности работы тиратрона с высоко-эмиссионной таблеткой в узле
запуска …………………………………………………………………………………………………… 31
1.7 Постановка задачи …………………………………………………………………………………. 35

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………………. 36

2.1 Экспериментальная установка ………………………………………………………………… 36
2.2 Конструктивные особенности прототипа отпаянного тиратрона ТПИ1-
10к/50 с новым узлом запуска ………………………………………………………………… 37
2.3 Методики измерений …………………………………………………………………………….. 39
2.3.1 Измерение статических пробивных напряжений основного разрядного
промежутка в целом и секций тиратрона в отдельности ………………………….. 39
2.3.2 Получение вольтамперные характеристики вспомогательного разряда в
узле запуска …………………………………………………………………………………………… 41
2.4 Методы запуска тиратрона с новым узлом запруска ……………………………….. 43

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………………………………. 47

3.1 Напряжения статического пробоя основного промежутка тиратрона в целом
и секций по отдельности ………………………………………………………………………… 47
3.2 Вольтамперные характеристики вспомогательного тлеющего разряда …… 50
3.3 Схемы запуска тиратрона при высоких анодных напряжениях ……………….. 54
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………….. 61

4.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………. 62
4.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………………. 64
4.3 Инициализация научно-технического проекта ………………………………………… 66
4.3.1 Технико-экономическое обоснование проведения научно-технического
исследования………………………………………………………………………………………….. 66
4.3.2 Оценка научно-технического уровня исследования ……………………………… 67
4.4 Планирование работ по научно-техническому исследованию …………………. 69
4.5 Бюджет научно-технического исследования …………………………………………… 72
4.5.1 Расчёт материальных затрат на реализацию проекта…………………………….. 72
4.5.2 Расчет капитальных вложений на реализацию проекта…………………………. 73
4.5.3 Расчёт оплаты труда работников ………………………………………………………….. 74
4.6 Оценка ресурсной и организационной эффективности исследования ………. 76

5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ…………………………………………………….. 79

5.1 Профессиональная социальная безопасность ………………………………………….. 79
5.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при
проведении исследования ………………………………………………………………………. 79
5.1.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных
и вредных факторов ……………………………………………………………………………….. 81
5.2 Экологическая безопасность …………………………………………………………………… 87
5.2.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду …………….. 87
5.2.2. Анализ «жизненного цикла» объекта исследования …………………………….. 87
5.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды …………………… 87
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………… 88
5.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при проведении
исследований …………………………………………………………………………………………. 88
5.3.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка
действия в случае возникновения ЧС ……………………………………………………… 89
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………….. 91
5.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства …………………. 91
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны…………….. 91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 94

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………………. 96

Приложение I …………………………………………………………………………………………………. 99

Целью данной ВКР являлось испытание прототипа тиратрона с холодным
катодом и выбор условий горения вспомогательного разряда и схем запуска,
обеспечивающих наносекундную стабильность срабатывания тиратрона. В
результате работы были определены особенности работы модернизированного узла
запуска, а также проведены испытания данного тиратрона в различных схемах
запуска.
В рамках литературного обзора был проведён анализ конструкции
тиратрона с узлом запуска на основе вспомогательного тлеющего разряда и
принцип его работы в различных схемах запуска. Рассмотрены механизмы
развития сильноточного разряда в основном разрядном промежутке и
вспомогательного разряда в узле запуска. Рассмотрены различные схемы запуска
тиратронов с холодным катодом и определены их отличительные особенности.
Установлены проблемы, связанные с узлом запуска серийно-выпускаемых
тиратронов типа ТПИ1-10к/50. Приведено описание конструкции
модернизированного тиратрона ТПИ1-10к/50.
Проведенный литературный обзор и анализ текущих исследований в
области импульсных разрядов низкого давления применительно к тиратронам с
холодным катодом свидетельствуют о том, что существует необходимость
дальнейших исследований в этой области, направленных на модернизацию
конструкции тиратронов.
В третьем разделе настоящей работы рассмотрены особенности
вольтамперных характеристик и даны рекомендации по поводу выбора режима
горения вспомогательного разряда в узле запуска. Представлены данные по
стабильности срабатывания исследуемого тиратрона в различных схемах запуска.
Отличительной особенностью первой схемы запуска является относительно
большое время запаздывания срабатывания тиратрона 400 нс, при этом разброс
этих времен для 50 импульсов составляет ±4 нс. Во второй схеме была получена
стабильность 110 ± 3нс. В третьей схеме запуска была получена стабильность
запуска 87 ± 2.5 нс. Наиболее оптимальной можно считать именно третью схему,
не только благодаря наилучшим характеристикам стабильности по сравнению с
остальными, но и потому что в этой схеме не происходит ответвление тока
вспомогательного разряда в цепь запуска благодаря использованию конденсатора
СТ, через который подается импульс запуска.
Проведенный анализ научно-технического уровня исследования, в рамках
раздела «финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»,
показал, что исследование имеет высокую значимость для прикладных и научно-
исследовательских областей импульсной техники, однако не используется в
широком спектре отраслей.
В рамках раздела «социальная ответственность» определены опасные и
вредные факторы, имеющие место в работе с экспериментальным стендом.
Разработаны профилактические меры по предотвращению чрезвычайных ситуаций
при работе c экспериментальным стендом, а также необходимые меры
безопасности.