4.2.Моделирование рву в Comsol.

Подробное описание коммутаторов можно найти во второй главе. Здесь же будут приведены только упрощенные схемы, на основе которых проводились расчёты.

Как можно заметить, общая конфигурация в обоих исследуемых разрядниках схожа, а главные отличия заключаются в размерах (137x175 мм у РВУ-43, 163х207 мм у РВУ-53), диаметре экрана и конфигурации стержневой системы, где в РВУ-53 стержни увеличивают внешний радиус ближе к межэлектродному расстоянию. Также различна структура экрана, которая в случаи РВУ-53 уменьшает влияние полей на УВП.

В ходе расчетов были применены упрощения, приведенные на рис. 4.3, рис. 4.4.С сохранением всех размеров, была упрощена система креплений и внутреннего устройства узла поджига. Прощу заметить, что минимальный зазор между управляющим электродом и катодом сохранен и равен 0,5 см.

Аналогичные упрощения применены для РВУ-53.

Рис 4.3. Упрощенный чертеж РВУ-43

Рис 4.4. Упрощенный чертеж РВУ-53

Также хотелось бы отметить различия между модификациями РВУ-43-1, РВУ-43.1 и аналогичные случаи.

4.4.Исследование влияния системы экрана на увп

В ходе данного исследования использовались упрощенные схемы систем, приведенные выше. В программной среде Comsol в электростатической модели, которая работает на основе уравнений Максвелла без учета.

В ходе расчетов использовались следующие данные:

Потенциалы:

• Потенциал анода – 1000 В

• Потенциал узла поджига – 0 В

• Катода – заземлен

Материалы:

• Электроды, экран, экранирующие кольца – медь (диэл. проницаемость 1)

• Диэлектрическая вставка в узле поджига и корпус – карбид кремний (диэл. проницаемость 10)

• Среда – воздух (диэл. проницаемость 1)

Хотелось бы отметить, что в оригинальной конструкции используется керамика алюмооксидная вместо карбида кремния, но с учетом равенства диэлектрических проницаемостей, можно использовать и этот материал для решения данной задачи.

Производилось 7 серий вычислений (6 – РВУ-43, 1 – РВУ-53), чтобы найти зависимость в изменениях. Указание элементов конструкции можно найти на рис. 2.4.

	Экран, мм	Металлический фланец, мм	Экранирующее кольцо, мм	Диэлектрический корпус, мм
РВУ-43.1	59	66	60	65,5
РВУ-43.2	65,7	72,8	66,7	73
РВУ-43.3	72,4	79,6	73,4	80,5
РВУ-43.4	79,1	86,4	80,1	88
РВУ-43.5	85,8	93,2	86,8	95,5
РВУ-43.6	92,5	100	93,5	103
РВУ-53	92,5	100	93,5	103

Табл. 4.1 Параметры конфигураций

Как следует из таблицы - размеры компонент РВУ-43.6 и РВУ-53 совпадают.

Первыми результатами стали измерения распределения силовых линий электрического поля, приведенные на рис. 4.6.

Рис. 4.9 Распределение силовых линий в различных конфигурациях РВУ-43.(1-6), РВУ-53

Было замечено, что наибольшая густота линий наблюдается в межэлектродном зазоре между стержнями анода и основанием катода (теоретический обзор представлен в главе 2.3.). На рис. 4.9. можно наблюдать разряжение густоты линий с увеличением радиуса и изменением конфигурации экрана. Что можно объяснить тем, что при том же количестве источников силовых линий (заряда), площадь их распределения увеличивается.

- уравнение из системы Максвелла

Далее были получены результаты нормали электрического поля для тех же модификаций, приведенные на рис. 4.10.

Рис. 4.10 Распределение нормали электрического поля в различных конфигурация РВУ-43.(1-6), РВУ-53

Максимальная напряженность нормали электрического поля

	РВУ-43.1	РВУ-43.2	РВУ-43.3	РВУ-43.4	РВУ-43.5	РВУ-43.6	РВУ-53
Норма электрического поля	3.06e5 В/м	2.83e5 В/м	2.67e5 В/м	2.34 В/м	2.01 В/м	1.78 В/м	1.08 В/м
Номер на графике	1	2	3	4	5	6	7

Табл. 4.11 Полученных результатов максимального значения нормали электрического поля от порядкового номера модификации (совпадает с номером в таблице)

Можно увидеть, что с увеличение радиуса, нормаль электрического поля на краевых точках стержней уменьшается. Это можно объяснить удалением области с другим фиксированным потенциалом при том же заряде (теорема Пуассона).

- теорема Пуассона

Из чего можно сделать вывод, с учетом предыдущих замечаний, что при увеличение радиуса экранной системы и изменение конфигурации, система повышает свою электрическая прочность, что подтверждено физическими экспериментами.