Експериментальні дослідження комплексної структури електровибухаючих провідників

Abstract

Процес розвитку сучасних високовольтних систем нерозривно пов'язаний із задачами швидкодіючої комутації струмів високої щільності на різних елементах. Застосування існуючих високовольтних засобів перемикання (реле, газових розрядників, контакторів, варисторів тощо) для послідовної комутації елементів в високовольтних системах обмежується, перш за все, їх високою інерційністю і неможливістю чітких збігів вольтамперних характеристик при перерозподілі струмів високої щільності всередині різних елементів. Найбільш перспективним методом перерозподілу енергії при послідовній комутації декількох елементів може бути швидкий електричний вибух тонких провідників, супроводжуваний вторинним пробоєм продуктів детонації. Даний ефект виникає при введенні в тонкий провідник досить великої щільності струму (j≈107 A⁄см2). Реалізація механізму швидкого електричного вибуху супроводжується розширенням, перетворенням в золь і втратою провідності провідника в наносекундному діапазоні, що може дозволити сформувати ланцюжок послідовних перемикань різних елементів усередині високовольтної системи. Для практичного підтвердження застосовності даного ефекту в швидкодіючих комутуючих установках представлені результати експериментальних досліджень, проведених в два етапи. При проведенні першого етапу експерименту, електричний вибух застосовувався до одиночних провідників, з різною температурою плавлення, площею перетину і довжиною. Аналіз отриманих результатів показав, що шляхом зміни теплофізичних і конструктивних параметрів провідників можливо отримувати необхідні значення тривалості ефекту швидкого електричного вибуху. На другому етапі експерименту, ґрунтуючись на результатах щодо тривалості ефекту швидкого електричного вибуху, було досліджено спеціальну комплексну структуру швидкодіючих комутуючих елементів. До складу структури були включені свинцеві провідники, що виконують роль комутаторів і вольфрамові провідники, електричний вибух яких загострював імпульсну напругу, що подається з генератора. Аналіз отриманих даних показав можливість створення послідовної комутації за рахунок електричного вибуху свинцевих провідників з подальшим пробоєм продуктів їх дето- нації. Представлені в роботі результати експериментальних досліджень підтверджують працездатність теоретичних методик, пов'язаних з використанням явищ швидкого електричного вибуху і вторинного пробою продуктів їх детонації, для створення швидкодіючих комутуючих елементів струмів високої щільності.