Генератор импульсов высокого напря-жЕНия Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКСХО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике, а более конкретно - к устройствам для генерирования высоковольтных .импульсов напряжения, И может быть использовано в установках для электроимпуль сного бурения и обработки горных пород, для электроннолучевой технологии и т.д. Известен генератор импульсов высокого напряжения, сод жащий накопительные конденсаторы, заряжаемые параллельно через замкнутые переключатели и ра яжаемые последовательно через искровые промежутки. В этом генераторе переключатели приводятся в действие с помо щью гидропривода,состоящего из гидронасо са, изолирующих трубопроводов с изолирующей жидкостью и регулирующих клапанов jQl. Недостатком устройства является наличие инерционности у гидропривода, обусловленной переменой направления потока жидкости при включении и отключен переключателей, что не позволяет повысить частоту посылок импульсов. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератсф импульсов высокого напряжения, содержащий многоступенчатую систему накопительных конденсаторов и коммутирукицих элементов с изоЛ1фованным приводом д. Недостатками генератора являются невысокая частота посылок импульсов и недостаточная надежность. Эти недостатки объясняются тем, что в этом генераторе две механические управляемые системы контактов сначала включают все конденсаторы параллельно источнику постоянного высокого напряжения и после окончания заряда откяючаккг их от источника напряжения, затем осуществляется последовательное включение заряженных кондеисатсчх в, между собой и на нагрузку. Чтобы обеспечить электрическую прочность разомкнутого контакта, потенциал которых составляет десятки квловоньт, они имеют большие геометрические размеры и жесткие изоляционные тяги, ра38ботающие на растяжение при замыкании и на сжатие при размыкании. Знакопеременный характер нагрузки требует жесткой конструкции тяг и соответственно мощный привод для управления ими. Кром того, возвратно-поступательное движение неизбежно приводит к остановке в крайних положениях подвижной контактной системы, это и приводит в свою очередь- к низкой частоте посылок импуль сов генератора. Цель изобретения - повышение чай тоты посылок импульсов и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в известном генераторе импульсов высокого напряжения, содержащем многоступенчатую систему накопительных конденсаторов и коммутнруюших элементов с изолированным приводом, коммутирующие элементы выполнены в виде вращающихся разрядников, содерж щих на каждой ступени две пары гальванически связанных подвижных и две пары неподвижных коммутирующих электродов, при этом привод снабжен изолирующим валом, на котором закреплены все подвижные коммутирующие электроды, а неподвижные электроды коммутирующих элементов соединены с конденсаторами своей ступени и неподвижными электрода следующей ступени. На чертеже изображена схема генератора импульсов высокого напряжения в положении, соответствующем параллельной зарядке конденсаторов от источника питания. Генератор импульсов высокого напряжения состоит иа накопительных ковден- саторов 1, подвижных коммутирующих электродов выполненных в виде вращаю щихся разрядников 2 с двойным разрыво неподвижных коммутирующих элекхроДов 3, расположенных по окружностям в про странстве .или на поверхности изолирующего цилиндра 4. Разрядники 2 жестко закреплены на общем изолирующем валу 5, соосном с окружностями неподвижШз1х коммутирующих электродов 3. Вал 5 приводится во вращение с помощью привода 6, например электродвигателя. С помощью соединительных перемычек неподвижные коммутирующие электроды.3 связаны с конденсаторами 1, нагрузкой Тис источником постоянного высокого напряжения. Центральный угол, образованный обоими коммутирующими электрр дами вр.- щающегося разрядника соответ4ствует углу расположения неподвижных электродов по окружности. Работает генератор импульсов высокого напряжения следующим образом. Когда подвижнь1е электроды 2 коммутирующих элементов приближаются к неподвижным электродам 3 настолько, что градиент напряжения достигает пробивного значения, происходит пробой разрядников, и все конденсаторы 1 оказываются подсоединенными параллельно к источнику питания. В конце заряда ток падает до нуля, и отключение заряженных конденсаторов 1 от источника питания и друг от друга происходит без дуги. При дальнейшем вращении разрядники становятся в положение, при котором вновь происходит пробой промежутков в разрядниках, но теперь уже между другими парами неподвижных коммутирующих электродов. При этом через возникшие дуги все конденсаторы оказываются последовательно соединенными между собой и с нагрузкой. Происходит мгновенный разряд конденсаторов на нагрузку, после окончания которого конденсаторы оказываются отключенными друг от друга и от нагрузки. Когда разрядншш вновь поворачиваются до первоначального положения, весь цикл работы схемы повторяетх;я. Чистота посылок импульсов генератора определяется числом оборотов вала в секунду и количеством разрядников. В приведенном примере цикл заряд-разряд происходит за половину оборота вала. Использование вращательного движения коммутирующих элементов по сравнению с возвратно-колебательным, позволяет повышать частоту посылок импульсов генератора, а исключение прямого металлического контакта в коммутирующих элементах ликвидировать опасность сваривания контактов, что повыщает надежность устройства. Кроме того, исключаются усилия на преодоление трения в контактах и на обеспечение необходимого контактного нажатия. Исключаются также усилия на перемещение больших инерционных масс прочных изоляционных тяг. Упрощается и облегчается вся конструкция привода, так как общий йзоп5здионный вал разрядников приводится во вращение непосредственно от вала электродвигателя. Формула изобретения Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий многоступенчатую систему накопительных конденсаторов