Спиральный генератор импульсов напряжения Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 H03K3/02 

Изобретение относится к области вы соковольтной импульсной техники и может быть использовано для получения наносекундных импульсов напряжения амплитудой в десятки и сотни киловольт . Известен спиральный генератор, содержащий две свернутые в спираль проводящие ленты, изолированные по всей длине расположенными между .ними лента ми из пленочного диэлектрика. Проводящие ленты выполнены из материала с высокой проводимостью, например из меди. На одном из концов спирали или в середине ее к проводящим лентам под ключены электроды искрового разрядни.ка 1. Недостатком этого спирального генератора является то, что при больших выходных напряжения.х (100 кВ и выше) срок службы изоляции, а следовательно и всего спирально.го генератора невелик, поскольку пленочная изоляция очень чувствительна к частичным разрядам, вoзникa oщим в высоком поле ме ду проводяшими лентами. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является спиральный генератор, содержащий две проводящие и две изоляционные ленты, наложенные поочередно одна на другую и свернутые в спираль. На одном конце спирали к проводящим лентам подключен искровый разрядник. Проводящие ленты выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью и покрыты тонким слое.м проводящего материала с малым удельным сопротивлением 2. Недостатком такого генератора является то, что для увеличения амплитуды выходного напряжения требуетс.я либо увеличение зарядного напряжения спирального генератора, либо увеличение числа витков намотки. В первом случае при неизменной толщине изоляции резко сокращается срок ее службы, увеличение же толщины изоляции не приводит к желаемому результату из-за того, что пробивная, напряженность растет медленее, чем толщина, а выходное напряжение спирального генератора с ростом толщины изоляции уменьшается. Во втором случае увеличение числа витков не приводит к пропорциональному увеличению выходного напря.жения, так как для каждой конструкции имеется оптимальное число витков и превышение этого числа приводит к относительному уменьшению вы.чодного напряжения. Цель изобретения - увеличение амплитуды выходного импульса напряжения Поставленная цель достигается тем, что в спиральный генератор импульсов напряжения, содержащий приводящие и изоляционные ленты, наложенные поочередно одна на другую и свернутые в спираль так, что каждая пара соседних проводящих ленг образует полосковую линию, искровый разрядник, подключенный параллельно входу половины, считая от крайней, последовательно расположенных полосковых линий, дополнительно введены четное число проводящи и такое же число изоляционных лент и высокоомный делитель с равными ступенями напряжения, включенными между соседними и крайними проводящими лентами . Увеличение числа проводящих лент приводит к пропорциональному увеличению амплитуды выходного импульса напряжения при той же напряженности поля в изоляции (т. е. при том же сроке ее службы), что и в обычном генераторе. Таким же путем может быть решена обратная задача - пропорциональное уменьшение напряженности поля в изоляции, (т. е, резкое увеличение срока службы устройства) при сохранении величины его выходного импульса. На чертеже показана конструкция спирального генератора с четырьмя про водящими лентами. Генератор содержит проводящие ленты 1, 2, 3, 4 попарно образующие четы ре полосковые линии: ленты 1 и -2 - пе вую, 2 и 3 - вторую, 3 и 4 - третью, 4 и 1 - четвертую, высокоомный делитель на резисторах 5, б, 7, 8, искровый разрядник 9, подключенный к конца первой и третьей .проводящих лент (т е параллельно входу первой и второй полосковых линий), шины 10, 11 для подачи зарядного напряжения и шину 12 для подсоединения нагрузки. Спиральный генератор импульсов напряжения работает следующим образом. В статическом режиме генератор заряжен до напряжения Un, а каждая полосковая линия до напряжения U Uf,j2 где Up - напряжение заряда полосковой линии благодаря тому, что высокоомный делитель включен так, что соседние проводящие, а также первая и четвертая ленты связаны на концах резистора ми 5, 6, 7, 8 одной величины и зарядное напряжение равномерно распределяется по всем указанным линиям. Векторы напряжений в различных слоях конст рукции показаны стрелками. До срабатывания искрового разрядни ка 9 (t 0) половина векторов направ лена в одну сторону, половина - в про тивоположную. Напряжение на выходе равно нулю. После срабатывания искрового разрядника 9 активные (заштрихованные) первая и вторая полосковые линии начинают разряжаться и по ним идет волна напряжения. При отражении через время t от противоположного разомкнутого конца полосковых линий волна напряжения удваивает свою амплитуду и активные линии перезаряжаются. В момент t 2 Т прихода отраженной волны к искровому разряднику 9 все векторы напряжений оказываются направленными в одну сторону и равными, в этот момент генератор можно рассматривать как ряд последовательно соединенных и согласно заряженных коаксиальных конденсаторов. Выходное напряжение при этом теоретически равно 2 nU| где п - число витков спирального генератора. Так как зарядное напряжение спирального генератора с четырьмя проводящими лентами вдвое выше зарядного напряжения UJ U генератора с двумя лентами (при одинаковых Е), то для первого спирального генератора выходное напряжение и g, 4 nU. k nUy,. Для спирального генератора с двумя лентами U,,j 2 п и , Дальнейший процесс (t 2 Т ) определяется движением и отражениями волны напряжения в активных линиях и представляет собой затухающие колебания. Аналогично работает генератор с большим числом проводящих лент. Половина полосковых линий генератора также является активной, половина - пассивной. Параллельно входу активных линий подключен искровый разрядник. В общем случае амплитуда выходного напряжения генератора Ug,y,( k п U, где k - число (четное) проводящих лент. Практически достигается напря AknUj/,, где А 0,7 жение и коэффициент использования. Формула изобретения Спиральный генератор импульсов напряжения, содержащий проводящие и изоляционные ленты, наложенные поочередно одна на другую и свернутые в спираль так, что каждая пара соседних проводящих лент образуют полосковую линию, искровый разрядник, подключенный параллельно входу половины, считая от крайней, последовательно расположенных полосковых линий, о тличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды выходного импульса напряжения, дополнительно введены четное число проводящих и такое же число изоляционных лент и высокоомный делитель с равными ступенями напряжения, включенными между соседними и крайними проводящими лентамиИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США М 3289015, кл. 307-110, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 2357&2, кл. Н 03 К 3/53, 1972.

t-гг