Генератор импульсных напряжений Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

1

Изобретение касается электротехнической промышленности, в частности к технике получения высоковольтных импульсов, используемых для испытаний и исследований изоляции электрооборудования.

Кроме того, изобретение может относиться к области термоядерного синтеза, позволяю- щего за счет формирования мощных электронных пучков заряженных частиц получать мрщ ные им1Чльсы рентгеновского излучения.

Известны генераторы импульсных напряжений в которых используется индуктивная межкаскадная связь, охватывающая поочередно все группы из нескольких каскадов генератора за счет введения задержек или спещ1ально подобранных элементов генератора.

Наряду с индуктивной межкаскахщой связью в известных генераторах используется и реЗНстивная связь, образованная зарядными и снег циальными резисторами (1 Недостатком этого типа генераторов нмпульсных напряжений является то, что при наЛйчии обратных связей необходимо осуществлять одновременный поджнг нескольких первых разрядников, что технически осуществить весьма сложно.

Наиболее близким по rexHH4ecjcoA сущности К предложенному является генератор, имеющий один поджигающий разрядник, этот генератор содержит две п-последовагельно соединенные параллельно расположенные индуктивные заряднь1е цепи, причем начало одной из цепей заземлено, а начало второй соединено с выходом источника напряжения, защунтнрованно1-о рабочими электродамн трехэлектродного разрядника, двухэлектродные разрядники, соединенные между одноименными парами параллельно расположенных индуктивных зарядных цепей, конденсаторы, соединенные между началом одной и концом другой каждой из последовательно соединенных индуктивных зарядных цепей, при этом запальный электрод трехэлектродного разрядинка соединен с выходом подзмнгающего устройства 2.

Недостатком этого генератора является незначительный диапазон срабатывания разрядников, кроме того влияние паразигных емкостей приводит к возрастанию потерь энергии расхо37дуемой на их перезаряд, что в свою очередь приводит к увеличению общего времени срабаТ1.гоания генератора и тем самым уменьшению зоны устойчивого срабатывания разрядников. Цель изобретения - расширение динамическо го диапазона устойчивого срабатывания разрядДля этого в известном генераторе импульсных напряжений, содержащем две п-последова Тельно соединенные параллельно расположенные индуктивные зарядные цепи, причем начало одной из цепей заземлено, а начало второй соединено с выходом источника напряжения, зашунтированного рабочими электродами трехэлектродного разрядника, двухэлектродные разрЯдники, соединенные между одноименными парами параллельно располо5кенных индуктивных зарядных цепей, конденсаторы, соединен ные между началом одной и концом другой каждой из последовательно соединенных индуктивных зарядных цепей, при этом запальный электрод трехэлектродного разрядника соединён с выходом поджигающего устройства К-первых, начиная от источника напряжения, пар последовательно соединенных параллельно расположенных индуктивных зарадных цепей, намотаны на индивидуальных сердечниках. На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого генератора импульсньгх напряжений. Зарядная цепь генератора образована двумя парами параллельно расположенными индуктивных зарядных депей 1-1, 1-2, ..., 1-п и 2-1, 2-2, ... 2-п, через которые производится заряд накопительных конденсаторов 3-1, 3-2, ..., 3-п от источника напряжения. Зарядные элементы первых каскадов выполнены попарно на индивидуальных сердечниках, т. е. индуктивно связанными посредством магнитных потоков, обусловленных токами, протекающими в катушках индуктивностей 1-1, 2-1; 1-2, 2-2; и 2-2, ..., 1-К, 2-К. Накопительные конденсаторы совместно с неуправляемыми двухэлектродными разрядниками 4-1, 4-2, ..., 4-h составляют разрядную цепь reHepiaTopa импульсных напряжений. Запальный электрод трехзлектродного разрядника 5 соединен с вых дом поджигающего устройства 6, а выход источника напряжения 7 соединен с paбoч ми электродами трехэлектродного разрядника 5. Для более эффективной передачи импульса, сформированного в первых каскадах с индуктивно связанными зарядными элементами 3-1, 3-2, .... 3-п, введены резисторы 8-1, 8-2, ..., 8-п, соединённые между каскадами генератора с шагом N К + 1, где К п. Работа генератора импульсных напряжений происходит следующим образом. 9 4 При включении источника напряжения 7, конденсаторы 3-1, 3-2, ..., 3-п, заряжаются через индуктивные Цепи 1-1, 1-2, ..., 1-п; 2-1, 2-2, .7ГТ-п, до его выходного напряжения. При подаче поджигаюшего напряжения на запальный электрод трехэлектродного разрядника 5, происходит пробой промежутка между его рабочими электродами и конденсаторы 3-1, 3-2, ..., 3-п разряжаются на индуктивные депи 2-1, 2-2, ..., 2-К. К каждой из индуктивных зарядных цепей 2-1, 2-2, ..., 2-К, при(кладывается импульсное напряжение, равное напряжению источника напряжения 7. Это обстоятельство обусловленно наличием сильной индуктивной связи в парных обмотках К-первых пар индуктивных зарядных цепей 2-1, 2-2, ..., 2-К. За счет сильной индуктивной связи импульсное напряжение трансформируется в зарядные индуктивности 1-1, 1-2, ..., 1-К. Таким образом между общей шиной и выходом 1-К индуктивной зарядной цепи появляется импульсное напряжение, равное U KUf,, где и - выходное напряжение источника напряжения 7, которое последовательно выделяется на неуправляемых двухэлектродных разрядниках 4-(К+1), 4-(К+2), ..., 4-п, вызывая их срабатывание в широком диапазоне изменения Зфовня выходного напряжения источника напряжения 7. Срабатывание разрядников 4-К, ..., 4-1 обеспечивает суммирование на нагрузке напряжений всех конденсаторов 3-1, 3-2, ..., 3-п. При испытаниях генератора импульсных напряжений первые три каскада индуктивных зарядных цепей были намотаны на индивидуальных сердечниках, что расширило зону устойчивого срабатывания до величинь 10,5412,8 кв, против 12,6f 12,8 КБ в известном генераторе. При этом зарядные индуктивности 1-1, 2-1; 2-2, 1-2; и 1-3, 2-3, представляли собой отрезки кабеля, намотанные на сердечники из стали с сечением 10 см. Формула изобретения Генератор шипульсных напряжений, содержащий две п-последовательно соединенные параллёлбно расположенные 1Шдуктивные зарядные цепи, причем начало одной из цепей заземлено, а начало второй соединено с выходом источника напряжения, зашунтированного рабочими электродами трехэлектродного разрядника, двухэлектродные разрядники, соединенные между одноименными парами параллельно расположённых индуктивных зарядных цепей, конденсаторы, соединенные между началом одной и концом другой каждой из последовательно соеданенных индуктивных зарядных цепей, при этом запальный электрод трехэлектродного разрядника сбёДиАен с выходом поджигающего устройства, отличающийся тем, что, с

целью расишрения динамического диапазона ус-Источники информации,

тойчивогЬ срабатывания разрядников, К-первых,принятые во внимание при экспертизе

начиная от источника напряжения, парпоследо-1. Патент США № 3644747, кл. 307-106,

вательно соединенных параллельно расположён-опублик. 22.02.72.

ных индуктивньк зарядных цепей, намотаныs 2. Патент США № 3783289, кл. 250-417,

на индивидуальных сердечниках.опублик. 20.01.74.

последующим каскадан

I /

)

)

ay J( r

2П

I X . «

i / «-/«- j; j -ooНЩ

2(

)

{K-t2)

00 J( -НЭ

()

(KH)