Генератор высоковольтных импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/153 

(54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВбЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам генерирования высоковольтных импульсов, и может быть использовано для получения электронных пучков, для управления высоковольтными коммутаторами, при исследовании импульсной электрической прочности диэлектриков.

Известен генератор импульсных высоких напряжений, собранный по схеме Аркадьева-Маркса на конденсаторах и резисторах с разрядниками, в ко.тором первый разрядный промежуток выполнен управляетлым {.

Однакоизвестный генератор имеет невысокие временные характеристики (время запаздывания срабатывания и стабильность срабатывания).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является генератор, собранный по схеме Аркадьева-Маркса,, содержащий накопительные конденсаторы, зарядные резисторы и коммутаторы, образующие каскады, причем частично коммутаторами служат тригатроны, состоящие каждый из двух основных электррдов и управляющего, размещенного в отверстии одного из основных электродов 2.

Однако для данного генератора временные характеристики далеки от предельных.

Цель изобретения - уменьшение времени запаздывания и повьвиение стабильности срабатывания.

Указанная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов, собранном по схеме Аркадье10ва-Маркса, содержащем накопительные конденсаторы, зарядные резисторы и коммутаторы, образующие каскады, причем часть коммутаторов выполнена в Виде тригатронов каждый из которых

15 состоит из двух основных электродов и управляющего электрода,размещенного в отверстии одного из основных электродов, торцовые части управляющих электродов тригатронов выполнены

20 полыми, причем толщина стенки торцовой части выбрана в зависимости от длины зазора между основными электродами тригатрона из соотношения

0,1 -i- 0,3

25

где h - толщина стенки торцовой части управляющего электрода;

d - длина зазора между основными электродами тригатрона. а число тригатронов выбрано в зависимости от числа коммутаторов из соотношения 0,3 Л. 0,4 где п - число тригатронов, N - число коммутаторов. Выполнение первого соотношения позволяет повысить временные характеристики каждого коммутатора в отдельности и тем самым повысить временные характеристики генератора. В полнение второго соотношения позвол ет достичь максимальных быстродейст вия и стабильности срабатывания при минимальных затратах на изготовление генератора. На чертеже изображена cxer-ia гене ратора высоковольтных импульсов. Генератор состоит из накопительн конденсаторов 1, зарядных резисторо 2 с коммутаторами, причем часть ком мутаторов - это тригатроны 3, а остальные двухэлектродные разрядник 4. Каждый тригатрон состоит из двух основных электродов 5 и б и управляющего электрода 7, торцовая часть которого выполнена полой. В качеств изоляции в генераторе использован воздух при атмосферном давлении и азот при давлении 8-10 атм. Генератор работает следующим образом. Конденсаторы 1 заряжаются постоя ным или выпрямленным напряжением через резисторы 2 до заданного напряжения. При полной зарядке конден саторов на управляющие электроды 7 тригатронов 3 подается импульс управляющего напряжения, вблизи торцо вых частей управляющих электродов, выполненных полыми, реализуется сущ ственный коэффициент усиления поля. Благодаря этому происходит быстрый пробой между основными электродами 5 и 6 тригатронов 3, первый двухэлектродный разрядник 4 оказывается под напряжением, приблизительно равным nU,, где п - число тригатронов; Uj- заданное напряжение на конденсаторах 1, Это приводит к очень быстрому .пробою двухэлектродного разрядника и уже к следующему двухэлектродному разряднику прикладывается напряжени ,; (п+1)из,что также вызывает его быст рый пробой и т. д. После срабатывания всех коммутаторов на нагрузку поступает высоковольтный импульс на пряжения Ug,|;, Выполнение приведенных оптимальных соотношений позволяет достичь максимальных быстродействия и стабильности срабатывания генератора высоковольтных импульсов. Экспериментально установлено, чт максимальные быстродействие и стабильность срабатывания генератора имеют место при выполнении соотношения , Т где h - толщина стенки торцовой части управляющего : ектрода 7 тригатрона 3; d -- длина зазора между основными электродами 5 и 6 тригатрона 3. Однако уменьшение ,l приводит к значительному уменьшению срока службы управляющего электрода, а следовательно, и всего генератора в целом. Поэтому для получения высоких временных характеристик генератора при достаточно высоком ресурсе срабатывания необходимо выполнение соотношения0,1 -J- 0,3 Кроме того, максимальные быстродействие и стабильность срабатывания генератора имеют место при выполнении соотношения 7, О , 3 , где п - число тригатронов; N - число коммутаторов. Однако увеличение ,4 приводит к заметному увеличению затрат на изготовление генератора, что связано с тем, что при значительном п к управляющим электродам последних управляемых разрядников при срабатывании генератора прикладывается значительное напряжение, что вызывает необходимость защиты генератора управляющих импульсов. Кроме того, увеличение п приводит к уменьшению надежности генератора за счет увеличения общего числа слабых звеньев . Поэтому для получения максимальных быстродействия и стабильности срабапывания генератора при затратах на его изготовление , близких к минимальным, необходимо выполнение следующего соотношения 03 - 0,А Таким образом, предлагаемый генератор высоковольтных импульсов обеспечивает временные характеристики в 1,2-2,5 раза более высокие, чем известный. Формула изобретения Генератор высоковольтных импульсов, собранный по схеме АркадьеваМаркса, содержащий конденсаторы, зарядные резисторы и коммутаторы, образующие каскады, причем часть ког 1мутаторов выполнена в виде тригатронов, каждый из которых состоит из двух основных электродов и управляющего электрода, размещенного в отверстии одного из основных электродов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени запаздывания и повыгиения стабильности

срабатывания, торцовые части управляющих электродов тригатронов выполнены полыми, причем толщина стенки торцовой части выбрана в зависимости от длины зазора между основными электродами тригатрона из соотношения

0,1 4 -д- i

0,3

де h - толщина сГтенки торцевой части управляющего электрода; d - длина зазора между основными электродами тригатроиа, а число тригатронов выбрано в зависимости от общего числа коммутаторов из соотношения:

О. где п- число трчгатронов,

N - число коммутаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР № 597072, кл. Н 03 К 3/53, 14.04.76.