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

(54) ГЕНЕРАТОР ИШУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к технике генерирования мощных импульсов напряжения, в частности к генератору импульсов высокого напряжения, и может быть использовано при разработке источников питания импульсных ускорителей заряженных частиц прямого действия, а также при разработке высоковольтной испытательной аппаратуры .

Известен генератор импульсов высокого напряжения, содержащий конденсаторы, разрядники и зарядные резисторы, соединенные по схеме Аркадьева-Маркса. Этот генератор построен на принципе параллельной зарядки многих конденсаторов с последующим , переключением их с помощью искровых разрядников последовательно П. Недостаток этого генератора трудность обеспечения стабильного зазкигания и одновременного включения искровых разрядников. Кроме того, при пуске генератора зарядная цепь

оказывается подключенной к его вы ходу и представляет дополнительную нагрузку для генератора, что приводит к снижению КПД генератора и его надежности .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор импульсов высокого напряжения , содержащий накопительные конденсаторы с искровыми разрядниками

10 в каждой ступени.генератора и зарядные резисторы, .выполненные в виде газонаполненных камер со встроенными электродами и элементами управления давлением газа, пусковые конденISсаторы и высоковольтный вывод, расположенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой 2.

Недостаток известного устройства - низкая надежность, обусловлен20ная трудностью обеспечения стабильного зажигания газонаполненных камер и одновременно включения искровых разрядников. При работе генератора в режиме относительно длительных 10 с и более, импульсов, т.е. при может наблюдаться преждевременное гашение искры в разряднике из-за отсутствия управления искровыми разрядниками. При наличии управления разрядниками необходимо включение делителей напряжения параллельно накопительным конденсаторам для поддержания потенциала на заданном уров не на управляемом электроде. Это сво дит на нет основное преимущество применения газонаполненных зарядных резисторов - уменьшение величины раз ряда емкости накопительных конденсаторов через цепи заряда и управления разрядниками. Цель изобретения - повышение надежности генератора за счет обеспече ния стабильности зажигания газонаполненных зарядных резисторов и упра ления синхронностью включения разряд ников при одновременном уменьшении разряда накопительных конденсаторов через цепь управления разрядниками. Поставленная цель достигается тем, что генератор импульсов высоког напряжения, содержащий накопительные конденсаторы с искровыми разрядниками в каждой ступени генератора и зарядные резисторы, выполненные в виде газонаполненных камер со встроенными электродами и элементами управления давлением газа, пусковые конденсатор и высоковольтный вывод, расположенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, снабжен дополни тельным зарядным резистором, со встроенными электродами два крайних электрода которого подсоединены через два регулируемых резистора к крайним электродам двух других заряд ных резисторов, расположенным на высоковольтном и низковольтном их концах, а остальные электроды через емкоетно-индуктивный контур с малым декрементом затухания подсоединены к электродам искрового разрядника. Эти контуры совместно с пусковыми конденсаторами образуют общую цепь одновременного пуска и длительного включения всех искровых разрядников Дополнительный резистор со встро енными в него электродами, емкостя- ми и индуктивностями образует систе му колебательных контуров, подсоеди ненных к электродам разрядника. Ве. личины индуктивностей и емкостей конденсаторов подбираются таким об. 4 разом,-чтобы постоянная «ремени каждого контура была меньше длительности импульса генератора и больше времени рекомбинации ионов в разряднике, что позволяет длительно удерживать во включенном состоянии все разрядники генератора. Это увеличивает надежность генератора, особенно когда длительность выходных импульсов превышает ). На чертеже представлена принципиальная электрическая схема генератора . Генератор импульсов высокого напряжения содержит конденсаторы , соединенные последовательно через искровые разрядники с управляющими электродами 3 1-3-3, два зарядных резистора в виде трубок с изолирующими стенками и встроенными в них электродами ., параллельно соединенных с конденсаторами . Трубки образуют газонаполненную камеру, соединенную с откачными устройствами и вентилем . Зарядное устройство 8 присоединено к одному из электродов трубок , Гененатор содержит, по крайней мере, два резистора , включенных в цепь генератора через электроды и , введенные во внутреннюю полость зарядных резисторов с противоположньгх концов. Генератор снабжен дополнительным зарядным резистором 12, выполненным в виде газонаполненной камеры, которая представляет из себя диэлектрическую трубку, с введенными в нее герметизированньпу(И металлическими электродами , два крайних из которых подсоединены к регулируемым резисторам , а остальные через катушки индуктивности и конденсаторы , образующие колебательный контур - к электродам и разрядника . Величины катушек индуктивности и емкости конденсатора выбраны так, что постоянная времени емкостно-индуктивной схемы управления меньше длительности импульса генератора и больше времени рекомбинации ионов в разряднике. Дополнительная газонаполненная камера 12 также снабжена откачным устройством и вентилем . Схемы управления всех разрядников объединены в -общую цепь одновременного пуска через межсекциоиные конденсаторы , крайний из которых присоединен к пус ковому устройству 17. Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом. При подачезапускающего высоковольтного импульса от пускового устройства 17 через конденсаторы к управляющим электродам 3 1-3 всех разрядников происходит эключение разрядников. Конденсаторы оказываются включенными последовательно. На выходе генерируется высокое напряжение, пропорциональ кое количеству последовательно соеди ненных конденсаторов . Колеба тельный процесс с малым декрементом затухания возбуждается в -емкостно-ин дуктивной схеме управления каждого разрядника, что длительно удерживает во включенном состоянии все разрядники генератора. Выполнение зарядных резисторов в виде газонаполненных камер со встроенными электродами позволяет устранить действие шунтирующих цепей, что исключает утечку заряда пропорционал но сопротивлению резистора. Это позволяет увеличить длительность выходных импульсов, повыси.ть стабильность выходных параметров генератора, а также повысить его КПД на 30особенно при импульсах более , когда величина нагрузочного сопротивления соизмерима с сопротивлением зарядной цепи. Формула изобретения Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий накопительные конденсаторы с искровыми разрядниками в каждой ступени генератора и зарядные резисторы, вьтолненные в виде газонаполненных камер со встроенными электродами и элементами управления давлением газа, пусковые конденсаторы и высоковольтный вьгоод, расположенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с цельй пбвышения надежности генератора, он снабжен дополнительным зарядным резистором со встроенными электродами, два -Крайних электрода которого подсоединены черев два регулируемых резистора к крайним электродам двух других зарядных резисторов, расположенным иа высоковольтном и низковольтном их концах, а остальные электроды через емкоетно-индуктивный контур смалым декрементом затухания подсоединены к электродам искрового разрядника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Приборы и техника эксперимента , 1969, № 4, с. 17. 2.Авторское свидетельство СССР №544108, кл. Н 03 К 3/53, 1977 (прототип) .

fJ-t