Каскадгый электростатический гена-PATOP Советский патент 1981 года по МПК H02N1/10 

(54) КАСКАДНЫЙ ЭЛЕКТРСЮТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

1

Изобретение относится к электростатическим генераторам,преимущественно для ускорителей заряженных частиц.

Известен электростатический ленточный генератор, используемый преимущественно в ускорительной технике, в котором транспортер зарядов в виде бесконечной ленты из диэлектрй.ка движется между зарядным и разрядивм полюсами 1.

Недостатком этого генератора является малая величина выходного тка, препятствующая его применению в тех случаях, когда необходимы рабочие токи в несколько МА.

Известен также роторный генератор с полым цилиндрическим ротором из диэлектрика, снабженный зарядным и разрядным полюсами, работающий в среде сжатого газа 2.

Выходной ток такого генератора, в двухполюсном исполнении, достигает нескольких мА при напряжении в несколько сот кВ.

Для получения напряжений более 1 MB используется каскадное (последовательное) соединение роторных генераторов с жестким ротором.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является каскадный электростатический генератор, содержащий роторные генераторы с цилиндрическими роторами, снабженные зарядными и разрядными полюсами и расположенные в общем баке 3J.

В нем генераторы с цилиндрически0ми роторами расположены аксиально один над другим.

Недостатком такого каскадного ге-. нератора является большая высота колонных аксиально расположенных роторных генераторов из-за необходимости обеспечения изоляционного промежутка разнопотенциальными полюсами соседних генераторов, сумма таких промежутков составляет от 50% до 60%

0 высоты колонны.

Другим недостатком этого каскадного генератора является нерациональность распределения электрического поля как по высоте бака, так и в его

5 поперечном сечении. Это препятствует расположению в общем баке вдоль колонны касксщного генератора ускорительной трубки, а также использованию эквипотенциальных колец и металли0ческих экранов, необходимых для выравнивания электрического поля в объеме бака.

Целью изобретения является уменьшe ниe высоты электростатического каскадного генератора и повышение эффективности распределения электрического поля в объеме бака.

Это достигается тем, что в каскадном электростатическом генераторе, содержащем роторные генераторы с цилиндрическими роторами, снабженные зарядными и разрядными полюсами и расположенные в общем баке, роторные генераторы расположены так, что их эарядные и разрядные полюса находятся в одной плоскости, причем разрядный полюс каждого предыдущего роторного генератора совмещен по длине с зарядныг полюсом каждого последующего.

На чертеже показан каскадный электростатический генератор.

Каскадный электростатический генератор состоит из ряда роторных генераторов, расположенных горизонтально один над другим и образующих таким образом вертикальную колонну.

Каждый роторный генератор содержит полый цилиндрический ротор 1 из диэлектрика, статор 2 и фланец 3. Последние имеют опорные поверхности для механического соедин,ения роторных генераторов в колонну. Зарядный полюс каждого роторного генератора состоит из индуктора 4 и ионизатора 5, а разрядный полюс из индуктора б электрически объединенного с ним ионизатора 7. Ионизаторы соседних генераторов совмещены по всей длине И соединены электрически.

Колонна роторных .генераторов располагается в герметизированном баке 8 из изоляционного материала, например стеклопластика, с днищем 9 и крьвикой 10, выполненными из металла На днище с наружной стороны укрепле привод 11, закрытый герметизированHfcJM кожухом 12. Роторные генераторы снабжены механическими редукторами 13, валы которых соединены между . собой изоляционными муфтами 14 вращения. Вал привода соединен с валом редуктора первого роторного генератора посредством изоляционной муфты

15вращения.

Индуктор зарядного полюса первого генератора подключен к источнику

16возбуждения, а его ионизатор заземлен через днище. Ионизатор разрядного полюса последнего генератор подключен к крышке, которая вместе

с электрическим экраном 17 образует высоковольтный полюс каскадного электростатического Генератора,

Между высоковольтным полюсом и заземленным днищем включен высоковольтный омический секционированный

делитель напряжения, вьшолненный в виде ряда металлических эквипотенциальных колец 18, расположенных концентрично с баком в горизонтальных плоскостях с одинаковым шагом. Меже ду кольцами включены сопротивления 19 одинаковой величины. Индукторы зарядных полюсов всех роторных генераторов (кроме первого) подключаются к эквипотенциальным кольцам соп ответствующего потенциала.

Каскадный электростатический генератор работает следующим образом.

Крутящий момент передается от привода 11 при помощи изоляционных муфт 15 и 14 вращения к редукторам т 13 соответственно первого и последующих роторных генераторов. Напряжение возбуждения порядка 20-30 кВ подается к индуктору 4 зарядного полюса только первого генератора. При 0 этом начинает повышаться напряжение на ионизаторе 7 первого генератора и соединенном с ним ионизаторе 5 второго генератора. Как только это напряжение превысит потенциал ионизатора 5 второго генератора на 20-30 кВ, он возбудится, и начнет повышаться потенциал его разрядного полюса. Далее процесс повторяется на всех последующих генераторах. Выходное напря0 женив каскадного электростатического генератора распределяется между отдельными генераторами при. помощи высоковольтного делителя, который автоматически поддерживает заданное 5 распределение в постоянных и переменных режимах работы.

При таком выполнении каскадного электростатического генератора, предусматривающем совмещение по всей длине имеющих одинаковый потенциал зарядного и разрядного полюсов соседних роторных генераторов, исключается необходимость изоляционных прос межутков между ними, высота колонны при этом определяется только суммой диаметров роторов отдельных роторных генераторов и оказывается в три раза меньше, чем при аксиальном их расположении .

Кроме того, совмещение однопотенциальных зарядного и разрядного полюсов соседних роторных генераторов и плавные изменения напряжения в каждом из них позволяют получить более

55 рациональное распределение электрического поля по высоте колонны, что позволяет компактно сочетать предлагаемый каскадный генератор с ускорительной трубкой в общем баке. Электрическое поле в поперечной плоскости колонны в конструкции -каскадного электростатического генератора является эквипотенциальнымj что позволяет использовать эквипотенциальные

65 кольца и металлические экраны и спо