Генератор импульсов тока Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к технической физике и предназначено для получения мощных импульсных токов с боль/шой скоростью нарастания тока в нагрузке.

Известен генератор импульсных токов больших энергий Дж, разработанный для получения и исследования высокотемпературной плазмы и для технологических операций, содержащий большое число-коммутирующих разрядНИКОВ, соединенных с нагрузкой посредством малоиндуктивлых кабелейCl

Возможнбсть получения той или иной амплитуды тока зависит от энергии батареи. Поэтому предельную амплитуду тока можно осраничить только объемом батареи (если ток генератора определяется только индуктивностью, :а не активным сопротивлением), Максимальное значение скорости нарастания тока .в заданной нагрузке ограничивается предельной величиной рабочего напряжения и эквивалентной индуктивности, которая состоит из индуктивности нагрузки и собственной (паразитной) индуктивности генератора, равной сумме эквивалентных индуктивностей всех элементов, за исключением индуктивности нагрузйи. В известном генераторе максимально возможная скорость нарастания тока не может Превышать 5 ,6 10 А/с, так как трудно.осуществить одновременное срабатывание большого числа разрядников при их параллельной работе.

Наиболее близким к изобретению яв ляется генератор импульсов тока, содержащий N емкостных накопительных элементов, где N 7 1 и целое 1исло, кажльзй из которых. присоединен к нагрузке через отдельный разрядник, содержащий два кольцевых электрода, расположе 1ньтх; соосно со стержневым электродом. Напряжение основного источника питания приложено -к кольцевым электродам, на стержневой элекрод с помощью омического делителя напряжения Подается средний потенциал С 2.

При подаче на управляющий электро высоковольтного поджигающего импульса пробивается промежуток междуодни из главных, электродов и управлякицим электродом, вследствие чего полное напряжение оказывается приложенным ко второму промежутку, который также пробивается, при этом разрядный контур замыкается. При параллельном включении Н 10 разрядников каскадного типа удается получить импульсные токи до 1 10 А со скоростью нарастания тока в нагрузке до 3-10 А/с, а для получения импульсов Тока с более высокой скоростью нарастания в этом генераторе необходимо синхронно включать N разрядников с

разбросом включения (У 5 ()с, что невыполнима.

Цель изобретения - увеличение крутизны импульса тока в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсов тока, содержащем .N емкостных накопительных элементов, где N 1,каждый из которых подключен к нагрузке через отдельный разрядник, содержащий два кольцевых электрода,расположенных соосно со стержневым управлящим электродом, в нем один из разрядников выполнен с N4-1 кольцевыми электродами, расположенными соосно со стержневым управляющим электродом, причем емкостные накопительные элементы соединены между собой последовательно, а каждая точка соединения накопительных элементов подключена к одному из кольцевых электродов.

На Чертеже представлена принципиальная схема генератора импульсов тока, содержащего четыре накопительных элемента, включаемых на нагрузку одним искровым разрядником.

Генератор импульсов тока содержит нагрузку 1, разрядник с пятью кольцевыми электродами 2 и расположенным соосно с ними стержневым управляющим электродом 3, источник 4 постоянного напряжения, соединенных через Точку 5,N накопительных элементов 6, источник 7 поджигающих импульсов.

Накопительными элементами 6 могут служить конденсаторы емкостью Ср. Накопительные элементы 6 соединены последовательно, а каждая точка 5 соединения двух соседних накопительных элементов подключена к одному из кольцевых электродов 2 накоротко или через нагрузку 1. Накопительные элементы б заряжаются от источника 4 постоянного напря-. жения до напряжения Uo. Разность потенциалов между двумя соседними кольцевыми электродами 2 рана зарядному напряжению U. На стержневом управляющем электроде i

3потенциал задается от источника

4постоянного напряжения с помощью омического Делителя напряжения подбором сопротивлений 14 и 15. Потенциал стержневого электрода 3 задается, равным KUo, где 0 , и выбирается, исходя из соотношения длин искровых промежутков 8, 9 и 10. Для разрядника с искровыми промежутками 8, 9 и10 равной длины К 0,5.

Запуск генератора осуществляется с помощью источника 7 поджигающих импульсов. Соединенного со стержневым электродом 3 через разделительную емкость 13 и со среднимкольцевым электродом 2 путем подачи на него поджигающего импульса напряжения.Для обеспечения более раннего и уверенного пробоя пйджигакяцего промежутка 8 полярность поджигающего импульса напряжения выбирается противоположной полярности напряжению, заданного делителями 14 и 15 на . стержневой электрод 3. При пробсуе промежутка 8 на двух соседних промежутках 9 возникает перенапряжение которое определяется отношением величин емкости накопительного элемента б, равной С(5 к конструктивно емкости 11, образованной любым коль цевым электродом 2 и стержневым электродом 3 и равной Cj. При величина перенапряжения на непробитых промежутках и /С структивно длина ис1фЬ ьсс промежутков 8, 9 и 10 выбтфаетсй такой, что статическое прсйЗивное напряжение Uo5 Со,5-0,7)1/0. Таким образом, коэффициент перенапряжения на проме ж;утк-ах 9 и 10 составляет Kj, D/U «.Uo/Uo9 1,4-2, Наличие перенапряжения и интенсивной ультрафиолетовЬй подсветки от искрового канала , в промежутке 8 обеспечивает пробой промежутков 9 и 10 с малым временем запаздагвания (1 не) и--минимальным разбросом в срабатывании этих проме,жутков (1-2 не)т.е. все промежутки 8, 9 и 10 пробиваются практически одновременно и накопительные элементы 6 параллельно разряжаются на общую нагрузку 1, подсоединенную посредством кабелей 12 одинаковой длины. Ток разряда накопительных элементов показан стрелками. Включение большого числа накопительных элементов на общую нагрузку с малым разбросом в срабатывании позволяет получить в нагрузке 1 импульс тока с высокой скоростью нарастания до . При этом индуктивность разрядника и в целом разрядного контура при парсШЛельном синхронном включении на общую нагрузку удается уменьшить до (5-10)10 Рн и тем самым получить длительность фронта импульса на нагрузке порядка с и менее, Использование в генераторе импульсов тока одного коммутирующего устройства, где все разрядные промежутки размещены в единой разрядной ка-, мере непосредственно друг за другом, создает удобные условия для быстрой смены газа в разрядной камере, т.е. позволяет работать генератор в частотном режиме, с частотбй следования импульсов f 10 Гц и более.

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА, содержа ций N емкостных накопительных элементов, где N 1, каждый из которых подключен к нагрузке через отдельный разрядник, содержащий два кольцевых электрода, расположенных соосно Со стержневым управляющим электродом, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения крутизны импульса тоХа в нагрузке, в нем один из разрядников выполнен с N+1 кольцевыми электродами, расположенными сооснЬ со стержневым управляющим электродом,причем емкостные накопительные элементы соединены между собой последовательно, а каждая точка со.единения накопительных элементов подключена к одному (Л из кольцевых электродов. ;:о СП 30 4;;: