Генератор импульсов высокого напряжения Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

-

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, предназначено для получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом и может быть использовано для питания рентгеновских трубок, стримерных камер, для исследования электрической прочности диэлектриков.

Известно устройство для получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом, содержащее емкостный накопитель энергии, подсоединенный к источнику энергии, последовательно соединенный с коммутатором, имеющим электродную системы, которой являются или электродам конадутатора, или дюралюминиевые кольца, расположенные между диэлектрическими кольцами tl}.

Недостатком этого устройства является неравномерное распределение потенциалов в объеме, занимаемом электродной системой коммутатора во время заряда емкостного накопителя, что вызвано неоднородностью электрического поля в случае, когда указанная электродная система имеет только два электрода, и наличием паразитных емкостей указанной электродной системы на землю, когда эта система имеет более двух электродов.

Указанный недостаток снижает электрическую прочность электродной системы коммутатора, ограничивает величину ее рабочего напряжения, а, соответственно, и амплитуду получаемого импульса, приводит к необходимости уменьшать паразитную емкость путем

10 увеличения расстояния между электродной системой и землей и, таким образом, повышать паразитную индуктивность коммутатора, а значит, и увеличивать длительность фронта полу15 . чаемого импульса.

Наиболее близким к изобретению является генератор импульсов высокого напряжения, содержащий емкостный

20 накопитель энергии, соединенный с . источником энергии и имеющий две ос- новные коаксиальные обкладки, между которыми находится диэлектрик, при этом емкостный накопитель энергии,

25 последовательно соединенный с коммутатором, выполненным в виде разрядника, имеющего многозазорную электродную систему из дюралюминиевых колец, между которыми расположены ди30электрические кольца. Внешняя коакскальная обкладка емкостного накопителя является одновременно корпусом устройства r2j. Недостатком этого устройства является ограниченная возможность получения импульсов напряжения с высо кой амплитудой и коротким фронтом, что объясняется неравномерньам распределением потенциалов по многоэазорной электродной системе во время заряда емкостного накопителя знергии Неравномерное распределение потенциа лов вызвано наличием паразитной емко ти этой системы на землю, корпус уст .ройства, что уменьшает электрическую прочность кол утатора, понижает его рабочее напряжение и рабочее напряжение устройства в целом. Увеличенное расстояние в данном устройстве между коммутатором и землей, принятое для выравнивания распределения п тенциалов вдоль многозазорной электродной систелол коммутатора повышает индуктивность узла коммутации и пр водит к увеличению длительности фрон та получаемого импульса. Цель изобретения - повышение ам. плитуды получаемых импульсов и умень шение длительности фронта этих импульсов . Поставленная цель достигается тем что в генераторе импульсов высокого напряжения, содержащем подсоединенный к источнику энергии емкостной на копитель энергии с основными обкладк ми, последовательно соединенный с коммутатором, имеиицим высоковольтный и низковольтный электроды и многозарядную электронную систему из прородящих колец, расположенных между диэлектрическими кольцакж, в емкост ной накопитель энергии между основными обкладками введены дополнитель ные обкладки, кромки которых распред лены вдоль многозазорной электродной cHCTeNHJ коммутатора. Кроме того, в него дополнительно могут быть введены экраны, соединен ные с дополнительными обкладками емкостного накопителя энергии, кром которых распределены вдоль многозазорной электродной системы коммутатора . На фиг.1 показан генератор импульсозв высокого напряжения, у которого закраины дополнительных обкл док распределены вДоль электродной системы коммутатора, продольный раз рез на фиг.2 - то же, закраины вно введенных в генератор и соединенных с дополнительными обкладками экрано распределены вдоль электродной система KOKBviyTaTopa. Генератор импульсов высокого нап ряжения содержит емкостный накопитель энергии,имеющий основные об-, кладки 1 и 2,коммутатор, имеющий высоковольтный электрод 3, ниэковольтный электрод 4, многозазорную электродную систему 5, выполненную из проводящих колец, расположенных ежду диэлектрическими кольцами 6, ополнительные обкладки 7, расположенные между основньаш обкладками 1 и 2, источник энергии 8. Кромки 9 ополнительных обкладок 7 распредеены вдоль электродной системы 5. Генератор импульсов высокого напяжения может содержать экраны 10, оединенные с дополнительными обкладками 7. При этом кромки 11 экранов 10 распределены вдоль электродной системы 5. Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом. Источник энергии 8 импульсов заряжает емкостный накопитель энергии. При импульсном заряде емкостного накопителя между обкладками 1 и 2 появляется импульсное напряжение. Распределение потенциалов вдоль электродной системы 6 во время заряда емкостного накопителя определяется в основном потенциалами кромок 9, так как емкость Между кольцами системы 5 значительно меньше, чем между дополнительными Обкладками 7. К тому же кромки 9 экранируют электродную систему 5 от земли, которой в данном примере является обкладка 1, и, таким образом, практически полностью устраняется паразитная емкость системы 5 на землю. Так как емкости между обкладками 7 равны между собой, то напряжение между соседними обкладками равны друг другу, т.е. потенциалы по обкладкам 7, а, следовательно, и по кромкам 9 распределены равномерно. Следовательно, равномерно и распределение потенциалов вдоль электродной системы 5, что увеличивает ее электрическую прочность и позволяет уменьшить диаметр внешней обкладки 1, приблизив ее к коммутатору, и, тем самым, уменьшить индуктивность узла коммутации. После заряда емкостного накопителя происходит срабатывание коммутатора и на выходе генератора, которым является низковольтный электрод 4, формируется импульс напряжения с коротким фронтом и высокой амплитудой. Генератор импульсов высокого напряжения в случае, когда диаметр емкостного накопителя соизмерим с диа-:;: метром разрядника или меньше его, может содержать экраны 10. При этом, прёдлагаеквлй генератор работает точно так же, как ив приведенном примере, только в этом случае потенциалы распределяются вдоль электродной cHCTeNfij 5 не кромками 9 дополнительных обкладок 7, а кромками 11 экра нов 10. Генератор импульсов высокого напряжения позволяет увеличить амплит туду получаемых импульсов примерно в два раза, или, сохраняя ту же амплитуду, уменьшить длительность получаемого импульса примерно в два ра за. При этом стоимость генератора не увеличивается, так как генератор может иметь меньшие размеры по сравнению с известными устройствами за счет более равномерного распределения поля вокруг коммутатора. Формула изобретения 1. Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий подсоединенный к источнику энергии емкостной на копитель энергии с основньми обкладками, последовательно соединенный с коммутатором, имеющим высоковольтный и низковольтный электроды и многозарядную электродную систему, из проводящих колец, расположенных меж ду диэлектрическими колыами, о т f

10 11 личающийся тем, что, с целью повышения амплитуды получаекшх импульсов, и уменьшения длительности фронта этих импульсов, в емкостной накопитель энергии между основньми обкладками введены дополнительные обкладки, кромки которых распределены вдоль многозазорной электродной сие темы коммутатора. 2. Генератор по п.1, о т л и ч а ю1д и и с я тем, что .в него введены соединенные с дополнительньвт обкладками емкостного накопителя энергии экраны, кромки которых распределены вдоль многозазорной электродной системы коммутатора. Источники информации, принятые.во внимание при экспертизе 1.Приборы и эксперемента, 1962, т.7, 1, с.96. 2.Журнал Transactions on Nuclear Science -18, I 4, 1971, p.2, p.296-302, fig.4.