МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1996 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к высоковольтной технике, в частности к устройствам и способам формирования импульсов на нагрузке, например ускорительной трубке, и может быть использовано в установках для генерирования n последовательных импульсов.

Известно устройство для формирования n последовательных импульсов на нагрузке, содержащее многоимпульсный генератор, который подключается к нагрузке через один обостряющий разрядник. Генератор состоит из источника высокого напряжения на основе индуктивного накопителя энергии с прерывателем тока на электровзрывающихся проводниках. Прерыватель по своей длине набран из n последовательно соединенных проводников разного сечения (например прерыватель длиной 3 м может быть набран из проводников L 1 м сечением S₁, S₂, S₃. В этом случае будет реализован режим генерирования трех последовательных импульсов.

Недостатками известного устройства являются невозможность применения в других схемах генераторов и ограниченный интервал времени между импульсами (несколько микросекунд).

Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для формирования n последовательных импульсов, содержащее n автономных установок, каждая из которых состоит из генератора, обостряющего разрядника и нагрузки. Требуемое количество импульсов определяет нужное количество установок, которые работают в определенной последовательности.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции (высокая стоимость) и невозможность (ограничение) проведения исследований прианодной области по причине пространственного размещения нагрузок (ускорительных трубок).

Целью изобретения является упрощение устройства для формирования n последовательных импульсов.

Цель достигается тем, что в устройстве формирования импульсов, каждый канал которого содержит генератор напряжения, обостряющий разрядник и нагрузку, в каждом канале генератор подключен к одной общей для всех каналов нагрузке через обостряющий разрядник с установленным порогом срабатывания.

Обостряющий разрядник срабатывает только при подаче на него рабочего импульса от своего генератора и не должен срабатывать при срабатывании других разрядников и под воздействием напряжений на нагрузку, сформированных на ней при работе предшествующих генераторов, т.е. при условии:
U_i > k U*_i-1, где k > 1,2 коэффициент запаса электрической прочности;
U*_i-1 напряжение на нагрузке при срабатывании предыдущего разрядника.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 электрическая схема конкретного выполнения установки, обеспечивающей формирование двух последовательных импульсов.

Устройство состоит (фиг.1) из схемы управления и каскадов 1, каждый из которых содержит генератор 2 высоковольтных импульсов, обостряющий разрядник 3 и общую для всех нагрузку 4. Каждый генератор 1 содержит (фиг.2) последовательно соединенные коммутирующие разрядники 5, первичные накопители 6 энергии, индуктивные накопители 7 и прерыватели 8 тока.

После зарядки С₁ и С₂ с блока 9 запуска и задержки на генераторах 10₁ и 10₂ через требуемые интервалы времени подаются запускающие импульсы. Сформированные с требуемой задержкой на 10₁ и 10₂высоковольтные импульсы подаются на поджигающие электpоды pазрядников 3₃и 3₄. При срабатывании С₁ и С₂ и на 8₁ и 8₂ формируются рабочие импульсы напряжения, которые через обостряющие разрядники 3₁ и 3₂ подаются на нагрузку (ускорительную трубку) 4. Необходимым условием работы установки в двухимпульсном режиме является обеспечение электрической прочности разрядника 3₂ при формировании на нагрузке 4 импульса напряжения при срабатывании разрядника 1. В данном случае это достигается увеличением зазора в разряднике 3₂ до величины, при которой 3₂ надежно выдерживает напряжение первого импульса. В то же время 3₂ должен срабатывать при подаче на него импульса напpяжения от втоpого источника, т.е. должно выполняться условие
U₂ > U₁*, где U₂ напpяжение второго источника;
U₁* напряжение, формируемое на нагpузке в пеpвом импульсе.

В общем случае работа устройства может быть описана следующим обpазом.

Высоковольтный импульс U₁ с генеpатоpа 2₁ подается на обостряющий разрядник 3₁, котоpый настраивается на работу пpи заданном напряжении. При этом на нагpузке 4 формируется импульс напряжения
U₁* U₁ U₁**, где U₁** потери напpяжения на обостряющем разряднике.

Электpическая пpочность второго разрядника 3₂ должна быть достаточной, чтобы он не срабатывал от первого импульса на нагрузке 4, т.е. U₂ > k U₁*.

Соответственно U₃ > k U₂*. U_i > к U*_i-1, где k > 1,2 коэффициент запаса электрической прочности.

Различный режим работы обостряющих разрядников может быть достигнут за счет установки в них различных зазоров, различного давления газа и т.п. Необходимым условием является также формирование на генераторах импульсов напряжений, достаточных для пробоя собственных обостряющих разрядников. Запуск генераторов с требуемым интервалом времени осуществляется от отдельного устройства, обеспечивающего необходимую последовательность их работы.

Данное устройство реализовано на установке ИГУР-3. Экспериментальные исследования устройства показали, что при незначительных затратах на модернизацию установки по сравнению с существующими устройствами достигнуто значительное упрощение схемы устройства за счет использования одной нагрузки, что приводит к удешевлению устройства, и более высокие выходные параметры с любым интервалом времени между импульсами.

Использование: в установках для генерирования n последовательных импульсов. Сущность изобретения: многоканальное устройство формирования импульсов содержит схему управления n каскадов, генератор высоковольтных импульсов, обостряющий разрядник, нагрузку, коммутирующие разрядники, первичные накопители энергии, индуктивные накопители, прерыватели тока, блок запуска и задержек и генераторы. 2 ил.

Многоканальное устройство формирования импульсов, каждый канал которого содержит генератор напряжения, обостряющий разрядник и нагрузку, отличающееся тем, что в каждом канале генератор подключен к одной общей для всех каналов нагрузке через свой обостряющий разрядник, при этом напряжение срабатывания каждого последующего разрядника выбирается из условия
U_i > KU_i 1,
где K > 1,2 коэффициент запаса электрической прочности;
U_i 1 напряжение на нагрузке при срабатывании предыдущего разрядника.