Генератор импульсных напряжений Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

1

Изобретение относится к импульс|Ной технике и может быть использовано в электроимпульсной технологии, обработке различных материалов высоковольтными разрядами, для испытания выключателей на разрывную мощность и ТД.

Известен генератор импульсных напряжений, содержащий накопительные конденсаторные батареи и искровые коммутаторы. В электроимпульсной .технологии наиболее оптимальным с точки зрения энергоемкости процесса, его производительности и т.д. является выделение энергии в апериодическом или критическом режиме разряда. Для генерирования подобных импульсов могут быть использовань схемы параллельной работы генератора импульсных напряжений и генератора импульсных токов . Под воздействием высоковольтного импульса, генерируемого генератором импульсных напряжений, происходи электрический пробой объекта, после

чего к нему подключается генератор импульсного тока и в уже сформированном канале разряда выделяется энергия, запасенная в генераторе импульсов тока jTl J.

Недостатки этого генератора - необходимость изготовления двух импульсных источников, генератора тока и генератора напряжения с разными уровнями выходного напряжения или то10ка и сложность настройки искровых промежутков, подключакщих генератор к объекту.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являtsется генератор импульсных напряжений, собранный по схеме Аркадьева.Маркса, каждая ступень которого состоит из накопительной конденсаторной батареи, искрового коммутатора и разделительг

20 ных элементов, причем генератор импульсных напряжений содержит блок запускаю1Чих сигналов и подключен к нагрузке 12 J. 3 Недостатком известного генератора импульсных напряжений является то, что внутреннее сопротивление генератора после срабатывания искрового промежутка определяется величиной емкости верхних ступеней генератора и его индуктивности и уменьшение пос ледних требует существенного усложне ния конструкции генератора, кроме то го , изоляция генератора находится по воздействием колебательного импульса что приводит к уменьшению срока служ бы изоляции генератора. В случае генерирования больших импульсных токов емкость верхних звеньев генератора должна быть достаточно большой, что вызывает необходимость размещения большого количества конденсаторов на верхних звеньях, а это, с учетом их изоляцил на требуемьй класс напряжения, приводит к достаточно сложной конструктивной компоновке генератора Цель изобретения - уменьшение внутреннего сопротивления генератора после пробоя нагрузки. Указанная цель достигается тем, что в генераторе импульсных напряжений, собранном по схеме АркадьеваМаркса, каждая ступень которого состоит из накопительной конденсаторной батареи, искрового коммутатора и разделительных элементов, причем генератор импульсных напряжений содержит блок запускающих сигналов и подключен к нагрузке, к накопительным конденсаторньм батареям всех ступеней, кроме первой, параллельно подключены основные электроды ере- зающих разрядников, управляющие электроды которых соединены с блоком запускающих сигналов. После срабатывания срезающих разрядников волновое сопротивление генератора уменьшается и, если активное сопротивление разрядного контура велико, то энергия на нагрузке будет выделяться в апериодическом режиме разряда. Волновое сопротивление генератора может быть уменьшено а разрядный ток увеличен, если увеличить емкость конденсаторной батареи первой ступени по сравнению с емкостями конденсаторных батарей остальных ступеней. При этом упрощает ся конструкция генератора, так как наибольшее количество конденсаторов расположено на первой ступени и их изоляция осуществляется лишь на уровень зарядного напряжения. 4 На чертеже изображена принципиалк ая электрическая схема генератора. Генератор импульсных напряжений содержит ряд ступеней, каждая из которых состоит из конденсаторных батарей. Схема содержит конденсаторную батарею 1 первой ступени, конденса торны.е батареи 2 последующих ступеней, разделительные элементы 3, искровые коммутаторы 4. Параллельно конденсаторным батареям 2 подключены основные электрода срезающих разрядников 5, управляющие электроды которых соединены с вторичной обмоткой автотрансформаторов 6, первичной обмоткой которых служит провод, соединяющий конденсаторные батареи 2 с разделительными элементами 3. Выход генератора подключен к нагрузке 7. Генератор работает следующим образом. При подаче высокого напряжения происходит зарядка конденсаторных батарей 1 и 2 через разделительные элементы 3. Предварительно расстояния в искровых коммутаторах 4 и срезающих разрядниках 5 устанавливают таким образом, чтобы пробивное напряжение искрового коммутатора первой ступени было несколько меньше пробивного напряжения коммутаторов остальных ступеней. Когда напряжение на конденсаторной батарее 1 станет равным пробивному напряжению коммутатора 4 первой ступени, последний пробивается. -Разрядом емкостей генератора конденсаторных батарей первых двух ступеней через элемент 3 за рассматриваемое время можно пренебречь ввиду его большой (несколько кОм) величины. В результате этого к коммутатору 4 второй ступени прикладывается удвоенное напряжение, и он также пробивается . Аналогичные условия имеют место и при срабатывании остальных искровых коммутаторов 4, но при этом напр51жение, прикладываемое к каждому последующему коммутатору, увеличивается каждый раз на величину зарядного напряжения. После срабатывания искровых коммутаторов 4 происходит формирование высоковольтного импульса и нагрузка 7 пробивается. В результате броска тока в разрядной цепи генератора во вторичных обмотках автотрансформаторов 6 индуктируются высоковольяые импульсы напряжения, поступающие

на управляющие электроды разрядников 5, которые пробиваются, закорачивают конденсаторные батареи 2, конденсаторная батарея 1 подключается к нагрузке 7 через кo Jмyтaтopы 4 и срезающие разрядники 5. При зтом волновое сопротивление генератора уменьшается.

Технико-экономическая эффектив- ность предлагаемого генератора импульсных напряжений заключается в улучшении энергетических показателей электроимпульсной технологии в связи с вьщелением энергии на нагрузке из-за размещения большой емкости на первой ступени, в результате чего отпадает необходимость изоляции большого количества конденсаторов на уровень напряжения соответствующей ступени и уменьшается вес конструкции в целом за счет облегчения веса изоляторов и конструкционных элементов.

Формула изобретения Генератор импульсных напряжений, собранный по схеме Аркадьева-Маркса,

каждая ступень которото состоит из накопительной конденсаторной битареи, искрового коммутатора, разделительных элементов, причем генератор импульсных напряжений содержит блок запускающих сигналов и подключен к нагрузке, отличающи й-, с я тем, что, с целью уменьшения внутреннего сопротивления генератора после пробоя нагрузки, к нако0пительным конденсаторным ба ареям всех ступеней, кроме первой, параплельно подключены основные электроды срезающих разрядников, управляющие электроды которых соединены с

5 блоком запускающих сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Наугольных К. А. и др. Электрические разряды в воде. М., Наука, 1971, с. 36-46. 1.Авторское свидетельство СССР № 124544, кл. И 03 К 3/53, 1959.