Высоковольтный генератор импульсного напряжения Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 H03K3/02 

I Изобретение относится к области высоковольтной импульсной технике я может быть использовано для генерирования мощных импульсов сверхвысоких напряжений с большой частотой повторе-5 ния.

Известны высоковольтные генераторы импульсных напряжений. Один из известных высоковольтных генераторов импульсных напряжений, содержит ряд после- iO довательно включенных разрядных цепей, каждая из которых состоит из емкостного накопителя энергии и разрядника, выполненного с открЕзГГЫ воздушным разрядным промежутком l. JS

Второй из известных высоковольтных генераторов импульсных напряжений, выполненных по схеме умножения напряжения, содержит емкостные накопители энергии и разрядники 2.20

Недостатком известных генераторов является то,.что при их работе в диапазоне сверхвысоких напряжений за счет вынужденного увеличения разряд- 25 ных промежутков разрядников значительно увеличивается индуктивность генератора, вследствие чего снижаются мощность и амплитуда импульса на нагрузке.30

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является высо овольтный генератор импульсов, содержащий заданное число последовательных ступеней, каждая из которых состоит из емкостного накопителя энергии и разрядника, электроды которого размещены в газонаполненной под давлением разрядной камере, периоди 1ески продуваемой от источника продувочного газа по трубопроводам З.

Данный reiiepaTop позволяет за счет применения в HG.NI разрядников ,выполненных каждый с газонаполненной под давлением разрядной камерой, значительно уменьшить его индуктивность. Однако наличие трубопроводов, по которым осуществляетсп наполнение и отвод продувочного газа из разрядных камер разрядников, снижает надежность его работы при генерировании импульсов сверхвысокого напряжения, так как возникает вероятность разряда емкостных накопителей энергии через трубопроводы на землю.

Целью изобретения является повышение надежности работы генератора при сверхвысоких напряжениях.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном генераторе импульсного напряжения, содержащем заданное число последовательных ступеней, каждая из которых состоит из последовательно включенных емкостного накопителя энергии, заряжаемого че рез резисторы, и разрядника, электроды которого размещены в разрядной камере, соединенной с баллоном, каждый из его разрядников снабжен дополнительной камерой, которая сообщается с одной стороны через трубку с понижающим газовым редуктором, .установленным на баллоне, а с другой стороны через отверстие в герметизированном изоляционном кожухе с разрядной камерой, противоположная сторона которой имеет еще одно отверстие, снабженное клапаном с возвратной пружиной, а так же дополнительным удерживающим уст ройством, выполненным, например, в ви де постоянного магнита и ярма. Наличие у каждого разрядника генератора автономного источника продувоч ного газа, дополнительной камеры и автоматического выпускного клапана позволяет исключить разряды емкостных накопителей энергии на землю, осущест вить быструю и эффективную продувку разрядных промежутков генератора после его срабатывания и соответственно повысить надежность генератора при генерировании им импульсов сверхвысокого напряжения. Кроме того, данный генератор позволяет снизить расход электроизоляционного газа за счет того, что при про дувке используется только тот объем газа, которыйнаходится в разрядной и дополнительной камерах. На фиг, 1 изображена схема принципиальная электрическая высоковольт ного генератора, составленная из 5 ступеней срабатыванияj на фиг. 2, - KO струкция элемента высоковольтного ге ратора. Высоковольтный генератор импульсн го напряжения содержит разрядники 1 по числу ступеней срабатывания и вкл ченные последовательно с ними емкост ные накопители 2 энергии, заряжаемые через резисторы 3 от источника высок го напряжения. Каждый разрядник 1 ге нератора состоит из герметизированно го изоляционного кожуха 4, в котором размещены разрядная камера 5 с установленными в ней электродами 6 и дополнительная камера 7, сообщающаяся через отверстие 8 с разрядной камеро 5. С противоположной от отверстия 8 стороны разрядной камеры 5 имеется отверстие 9, за{срытое клапаном 10, удерживаемым в закрытом состоянии пр помощи возвратной пружины 11 и допол нительного удерживающего устройства выполненного, например, в виде посто янного магнита 12 и ярма 13, укрепле ного на клапане 10. Дополнительная к мера 7 через трубку 14 сообщается с понижающим газовым редуктором 15, ус тановленным на баллоне 16 со сжатым электроизоляционным газом. Генератор работает следующим образом. От источника высокого напряжения через резисторы 3 заряжают все емкостные накопители 2 энергии до заданной величины напряжения. Одновременно сжатый газ из баллона 16 каждого из разрядников 1 через понижающий его давление газовый редуктор 15 и трубку 14 поступает в дополнительную камеру 7 и через отверстие 8 в разрядную камеру 5. Заполнение газом обеих камер 5 и / прекращается по достижению в них заданного давления. Затем одним из известных способов, например подачей на электроды 6 разрядника 1 первой ступени генератора импульса перенапряжения, вызывают его срабатывания. После этого за счет суммирования напряжений емкостных накопителей 2 энергии первой и второй ступеней генератора происходит самостоятельное срабатывание разрядника 1 второй ступени. Аналогично происходит срабатывание разрядников 1 последующих ступеней. При срабатывании последнего пятого разрядника 1 импульс суммарного напряжения всех емкостных накопителей энергии 2 прикладывается к -нагрузке (на фиг. 1 не показаны). Одновременно образовавшаяся в каждом разряднике 1 в результате горения импульсной дуги волна повышенного давления распространяясь во вое стороны от дуги, воздействует через отверстие 9 на клапаны 10, и преодолевая удерживающее усилие постоянного магнита 12, приоткрывает его. При этом тяговое усилие постоянного магнита 12 резко снижается и клапан 10 полностью открывается. В результате этого давление ионизированного газа в разрядной камере 5 резко падает до атмосферного, что вызывает интенсивное истечение под давлением неионизированного газа из дополнительной камеры 7 через отверстие 8 и разрядный промежуток разрядника 1 в атмосферу, благодаря чему обеспечивается импульсная направленная продувка ионизированной зоны горения дуги. После выхода ионизированного газа из разрядной 5 и дополнительной 7 камер за счет усилия возвратной пружины 11, приложенного к клапану 10, он начинает закрываться. При этом тяговое усилие постоянного магнита 12 постепенно увеличивается и при его соприкосновении с ярмом 13 резко возрастает до первоначального заданного значения. Клапан закрывается. Происходит повторное наполнение газом разрядной камеры 5 через дополнительную камеру 7 до заданной величины его давления и заряд емкостных накопителей 2 энергии. После чего генератор снова готов к работе.

Формула изобретения

Высоковольтный генератор импульсного напряжения, содержащий заданное число последовательных ступеней срабатывания, каждая из которых состоит из последовательно включенных емкостного накопителя энергии, заряжаемого через резисторы, разрядника, электроды которого размещены в разрядной камере, соединенной с баллоном, отличающийся тем, что, с целью повьаиения надежности его работы при сверхвысоких напряжениях, каждый из его разрядников снабжен дополнителной камерой, которая сообщается с одной стороной через трубку с понижающим газовым редуктором,.установленным

на баллоне, а с другой стороны через отверстие в герметизированном изоляционном кожухе с разрядной камерой, противоположная стгрока которой имеет еще одно отверстие, снабженное клапаном с возвратной пружиной, а также дополнительным удерживающим устройством, выполненным, например, в виде постоянного магнита и ярма.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 431604, кл. Н 03 К 3/53, 1974.

2.Ударный генератор на 500 кв, Приборы и техника эксперимента ,

.1971, №4.

3.Авторское свидетельство СССР №145623, кл. 21 а 36, 1962.

13