Генератор высоковольтных импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

(54) rfeHEPftlX SEJCOkpfeOHbTOajt КЙПУЛЬСОВ

- -. .: : ..: .- .-: Иэобретёиие относится к области высоковольтнЬй импульсной твхйик и может быть использовано для получения импульсов напряжения ййкрЬсекунД ной длительности в исследованийк но управляемому термоядерному сиятезу t в СИЛЬНОТОЧНЫХ ускорителях эа| яжённых частиц и при импульсных бысркЬвольтных испытаниях. . Известен генератор высоковЬяЬТнйх импульс ов {11, с ос то ящи и из reftepaтора импульсного напряжения и корректируюйичх контУров обеспечивающий получение ймпульсой М крое«кунднрй длйтел1 ностй приблиэйтельйр прямсугбльйбй формы. Недостатком устройсгва является сложность иэго овленйя корректирующих к р« tyров, йётзоэможн ос ть регуяйрования wrttejtbHocTH импульсой )в процессе работы и н;еобходйМос ь сог ласования сопротийления .б волновым сопротив пением устройства. Известен ренерат ор высоковольтны импульсов til, состоящий из генератора импульсных напряжений и пОдсоедйненнОгр к вьосодным шинам генератора неуправляемого замь1каквдегЬ раэ ря;цнйка. ; . ...; . . . . Недостатков Ус ройства является гййачительйый длительности оо учаемь х импульсов а также малый Диапазон рабочих напряжений. . йзбес ем гейёратор высоковолЬт«ых ймпульсой |31, состоящий из ймByjriJbcHoiro йсточййка высокого напряжений и йодсоёдийейного к его вь одHtiak wuHsa многосекционнбго упра:вля@4Ого. эа№нсакш(его разрядника. Недостатком устройства является значительный разброс длительности йодучаекых импульсОв, мгшый диапа- , эОй рабочих ап| яжёний и сложность .схемы; поджига;.... / Цея изобретения является прлучейкё требуемой длительности импульсов, р« с1«1Ирение диапазона рабочие напр:яжёкйй на выходе генератора аысоковояьтйых импульсов и упрощение схе1шпо;ця|ига. : . Дпя ;постижекия указанной цели между псдажига«в«чйм и одним из осйовнш электродов однбй или нескольких, .ИЛИ всех Секций, выполненных в виде трех элек родйых разрядйиков с искажением поля, подсоединен коаксиальный кабель, причем электрическая длина кабеля кратнаполовине требу1вм6Й дййтельностги импульсов. КроМе

того, на втором конце кабеля между центральным проводником и оплеткой Кабеля включен вспомогателЬньай ,разряДник. Либо же в каждой или нескольких ступенях, состоящих издвух смежных секций, поджигад)иие электроvcfts; этих секций подсоединены к противоположным концам центрального йро,водника (или оплетки) коаксиального кабеля, а их смежные основные электроды - к противоположным концам оплетки (или центрального проводника) того же кбакси ального кабеля. Число секций в за лыкающем разряднике коаксиальных кабелей выбирают в зави симости от диапазона Напряжений, на который равсчитан генератор 1аысоковольтнь1|х импульсов, а также электрической прочности изоляции коаксиальных Кабелей.

На фиг. 1 - 5 представлена схема генератора высоковольтНьЬс имйульсов, содержащего импульсный источник высокого напряжения 1, управляемЕЗй замыкающий разрядник, состоящий из ряяа. последовательно соёдинёнйьйс секций с искйХсенйём прлй, образованных основными 2 и поджигающими 3 электродами, подсоединенными к рё-. зисторам 4, и коаксиальных кабелей 5 Для простоты приведены схемь с использованием однсэго коаксиальйогё кабели, на фиг 1 центральный проводник на. fiTOj OM конце коаКШального кабеля изолирован of oitne KH кабеля, на фиг. 2 он накоротко подсоединен к опйетйе, на фиг, 3 между Деитраль.аам проводником и опЛеткой включен йспомогательмый разрядник б. Эяектричебкая длииа коаксйашьного ка60ля на фиг. 1 и 2 райняется полШине длительности импульса. На фиг. 4 второй конец к6аксйал ьного кабеля лодсоедйнен паЕ алледьно входному концу к тем же элект| одам зa adlвaющего разрядника. На Фйг. 5 JB одной ступени, состоящей из двух с яежных секций , поджигающие элёкт|эоай этих секций подсоединены к противоположным концам центрального проводника, а их смежные оснойные электроды к противоположным концам опйеткй одного и того же коаксиального кабеля электрическая кабели на фиг. 4 ,и 5 равияетсй полной длительности импульса. Сопротийления резисторой 4 выбирают такими, чтобы они с учетом ЁбЛйойото сопротивления коаксйалЬн.ого кабеля обеспечив.али равНомерйое распределение Напряжения меяЩу сбК1ХИямй, а таКжеподдержйвалй поджигающие электрода под потенциалами соответствующих йМ эКвипотенциалей в :ЭазЬрах между основными электродами..-. ;

Устройство работает слёдуйщим ОбразЬм, . . .;

При.срабатывании источника высокого напряжения 1 на выходных щинах

устройства появляется импульс высокого напряжения, а по коаксиальному кабелю 5 побежит зарядки с амплитудой . Через время, равное двойной электрической длине кабеля 5 (в случае устройства по схеме на фиг. 1 и 2), отражённая от второго конца кабеля 5 волна вернется к его входному концу. Это приведет к быстрому изменению потенциала поджигаюшего электрода 3 на величину, приблизительно равную пробою секции, а затем и всего замыкающего . . разрядника, в результате чего импульс напряя ечия иа выходе устройства обрывается. В случае устройства по схеме на фиг. 3 от ажёние волны зарядки от второго конца коаксиального кабеля 5 происходит cHaiaJia без измieйeния знака волны (как в схеме на фиг. 1), а после пробоя вспомогательного разрядника б с изменением знака волны (как в схеме йа фиг. 2). В результате йотенциал поджигающего электрода 3 сначала увеличивается, а затем скачкообразно уменьшается на МЗОР V что приводит К пробою замЫ камЩег о разрядника. . ;; В случае устройства по схеме на фиг .4 и 5 при Срабатыйании источ- ;.; Ника 1 волны зарйдки побегут с обоих концов коаксиального кабеля 5. На фиг. 4 волны зарядки на обоих Концах кабеля 5 иМеют одинаковую полярность, на фиг. 5 - взаимно противоположную. При достижении волнами зарядки противоположк№1Й{ концов кабеiia 5 потенциалы на поджигающих электродах 3 изменяются НаМзор (на фиг.4одного поджигающего электрода), что приведет к пробою замыкающего раз- рядника. . -;: -.-: Устройство по схеме, при зеденной ; На фиг. 1 и 4, целесообразно применять для полученияимнульсов 6три-г цательной полярности. Устройство по схеме-на фиг. 2 целесообразно применять для получения импульсов положительной полярности. Устройство по схем.© на фиг. 5 целесосб разно испольЭоаать-в тех случаях, когда предполагается частая смена полярности импульсов Устройство по схеме на фиг, 3 целесообразно использовать, если требуется повышенная точность длительности имйульсов

Изобретение позволяет значительно упростить Схему йоджига, повысить точность получения требуемой длительности нмпульсовi расширить диапазон рабочего нап|зяжени)Я. Кроме того, они позволяет изменять длительность импульсов йутём изменения длины коаксиальных кабелей. Предложение может быть такЖё применено в мощных ускорителя). частиц, используюих формирующие. линйИг Для повышения точности времени срабатывания коммутирукндих разрядйиков формирующих линий, Формула изобретения 1.tertepaTOp высШсЯопь ных импульсов, содержшций имиульсный Источник высокого иап ря :енйя и управляемый заишкакжфш разрядник, состоящий из последовательно соединенных секций, о т л и ч а и щ и И с я тйл что, с целью получени я требуемой длительности импульсов, рася гарения диапазсжа рабочего напряжений k унрсадения схемы поджига, ме«№у Поджнгакядйм и одним из основных элект юдов OJ|нoй или нескольких или всех секций, выполненных в виде трйх, электродщых разрядников с.искажени йоля, подсоединен jfoaKcaknbHfaffl ка-, бель, причтя электрическая длина кратна половине требуемой дл тельности импульсов. 2. ёнёрато1р йо я. 1, о т я йч а ю ц и и.с я тем, что, на втором конце коаксиального кабеля между центральным проводником и оплеткой включен вспомогательный разрядник. 3, Генератор по п. 1, о т л ич а ю ад и и с я тегл, что в каждой или нескольких ступенях, состоящих из двух смежных секций, поджигаю«аиё электроды этих секций подсоединены К проти воположным концам центрального проводника коаксиального кабеля, а их смежные основные электродаг - к противоположным коицам рплеткй того же коаксиального кабеля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Parker R.K, Ury М.IEEE Trans, cm Hucl.Sci, NS-22, No. 3, p. 983988, 1975.., 2.Martin Т.Н., Clark R.S. Rev. Sci. Instriim. 47, No. 4, p. .460463, 1976 3.Патент Великобритании ff 1229242, КЯ. H3P, олублйк. 21,04.71.