Источник высоковольтных импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

(5) ИСТОЧНИК ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в физических испытательных установках, а также в электрофизических установкахпо разрушению каменных материалов.

Известен генератор импульсов тока, содержащий зарядное устройство, основной и вспомогательный формирователи импульсов, каждый из которых выполнен в виде накопительного конденсатора с искоровыми коммутаторами. В данном генераторе имеет место одновременная работа основного и вспомог гательного формирователей импульсов на одну общую переменную нагрузку f).

Недостатком данного технологичес.г кого решения является малая точность и надежность синхронизации рабочего напряжения основного и вспо могательного формирователя особенно при больших частотах cpaбaтывaнияi а также малая кратность между амплитудами формирователей импульсов. Кроме того, широкое использование данного генератора импульсов тока ограничивается возможностью его работы только на переменную нагрузку.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является источник высоковольтных импульсов, содержащий генераторы импульсных напряже-г НИИ, собранные на конденсаторных батареях по схеме умножения АркадьеваМаркса и подклоченные к одному зарядному устройству, генератор импульсных токов с двухэлектродным искровым коммутатором и нагрузку также с двухt5 электродным искровым коммутатором, последняя конденсаторная ступень одного генератора импульсных напряжений подключена к выходному электроду искрового коммутатора нагрузки,

20 а последняя конденсаторная ступень другого генератора импульсных напряжений подключена к выходному электроду искрового коммутатора генератора i .импульсных токов, причем расстояние между ВЫХОДНЫМ электродом искрового коммутатора генератора импульсных токов и выходным электродом искрового коммутатора нагрузки имеет величину, при которой его.пробивное напряжение не больше рабочего напряжения генератора импульсных токов t2. . Однако устройство характеризуется недостаточной надежностью синхронизации импульсов генератора импульс ных напряжений и генератора импульсных токов На нагрузке при малом напряжении на генераторе импульсных токов менее 10 кВ. Это объясняется неравномерностью заряда генераторов, импульсных напряжений, в результате которой появляется разница между их амплитудами. Если разница между ампл тудами не пре вышает рабочего напряже ния генератора импульсных токов, источник высоковольтных импульсов рабо тает стабильно, а если разница больше рабочего напряжения генератора импульсных токов, что наблюдается пр его малом рабочем напряжении, то начинает пробиваться искровой коммутатор между выходами генераторов импул ных напряжений, после чего оба генер тора импульсных напряжений разряжают ся либо на нагрузку, либо на гене|эатор импульсных токов. Целью изобретения является увеличение надежности синхронизации импульсов на нагрузке и кратности между амплитудами напряжений генератора импульсных напряжений и генератора импульсных токов. Поставленная цель достигается тем что в источнике высоковольтных импул сов, содержащем генераторы импульсны напряжений собранные на конденсаторных батареях по схеме умножения; Аркадьева-Маркса ,и подключенные к од ному зарядному устройству, генератор импульсных токов с двухэлектродным искровым коммутатором и нагрузку, также с двухэлектродньм искровым ком мутатбром, в котором последняя конденсаторная ступейь одного генератора импульсных напряжений подключена к выходному электроду искрового комм татора нагрузки, а последняя конденсаторная ступень другого генератора импульсных напряжений подключена к выходному электроду искрового коммутатора генератора импульсных токов, расстояние между выходным электродом искрового коммутатора генератора импульсных токов и выходным электродом 9 84 искрового коммутатора нагрузки имеет величину, при которой его п эобивноё напряжение больше рабочего напряжения генератора импульсных токов, но меньше амплитуды выходного импульса напряжения генератора импульсных напряжений, при этом соотношение емкости (С) и индуктивности (L) генератора импульсных напряжений, разряжаемого на нагрузку определяется условиями при которых 2 , где R- активное сопрот тивление раз рядного контура генератора импульсных напряжений. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема источника высоковольтных импульсов. . Источники высоковольтных импульсов содержит генераторы 1 и 2 импульсных напряжений собранные на конденсаторных батареях по схеме умножения Аркадьева-Маркса, генератор 3 импульсных токов с двухэлектродньм искровым коммутатором , нагрузку 5 с двухэлектродным искровым коммутатором 6, зарядное устройство 7, выход которого через искровой коммутатор 8 подключен к общей шине 9 конденсаторные батареи 10 генератора 1 импульсных напряжений, последняя из которых подключена к выходному электроду 11, конденсаторные батареи 12 генератора 2 импульсных напряжений, последняя из которых подключена к выходному электроду 13 и зарядное устройство lit. Источник высоковольтных импульсов работает следующим образом. Зарядное устройство 7 заряжает конденсаторные батареи генераторов 1 и 2 1 пульсных напряжений, а зарядное устройство 14 - генератор 3 импульсных токов. При достижении номинальное го напряжения срабатывает первый об-, щий искровой коммутатор 8, при этом одновременно начинают работать генераторы 1 и 2 импульсных напряжений, подавая соответственно на выходные электроды 11 и 13 искровых коммутаторов 6 и i импульсы одинаковой амплитуг ды, одной полярности. Генератор 1 импульсных напряжений после пробоя искрового коммутатора 6 разряжается на нагрузку 5 в колебательном режиме, поскольку соотношение между индук ив ностью и емкостью подбирается 2 VL/C (больше) R, а генератор 2 импульсных напряжений после пробоя коммутатора k разряжается на генератор 3 импульсных токов. Во время периодического 5 . разряда генератора 1 импульсных напряжений потенциал на выходном элект роде 11 колеблется от амплитудного значения импульса одной полярности почти до такой же величины (практически до 0,7 - 0,80) обратной полярности, то же самое происходит и при разряде генератора 2 импульсных напряжений, но поскольку суммарное зна чение постоянной времени разряда генератора 2 импульсных напряжений совместно с генератором 3 импульсных токов на 2 - 3 порядка больше постоя ной времени генератора 1 импульсных напряжений, то к электродам 11 и 13 фактически прикладывается сумма напряжений от разрядных контуров генератора 1 и генератора 2 импульсных напряжений совместно с генератором импульсных токов. В частности, во второй полупериод разряда генератора 1 импульсных напряжений разность п стенциалов между электродами 11.и 13 фактически дости гает .величины 1,2- 1,6 амплитуды выходного импульса генераторов импульс ных напряжений. При .этом искровой пр межуток между электродами 11 и 13 пробивается и в нагрузке 5 выделяется энергия от генератора 3 импульсных токов по ранее сформированному каналу разряда от генератора 1 импульсных напряжений. Применение периодического разряда в генераторе импульсных напряжений разряжаемого на нагрузку, и увеличение разрядного напряжений между выходным электродом нагрузки и выходным электродом генератора токов позволяет значительно повысить надеж-, ность синхронизации и кратность ампл туд генератора импульсных напряжений и генератора импульсных токов, практ чески можно применять генератор импульсных токов с очень низким напряжением, при этом небольшая разница между амплитудами высоковольтных импульсов генераторов импульсных напря жений практически не влияет на стабильность работы источника высоковольтных импульсов. Кроме того, изменяя пробивное на пряжение между выходным электродом нагрузки и выходным электродом генератора импульсных токов можно подклю 98 чать генератор импульсных токов в разные (требуемые) моменты времени, что особенно важно при проведении научно-исследовательских работ. Формула изобретения Источник высоковольтных импульсов, содержащий генераторы импульсных напрякений, собранные на конденсаторных батареях по схеме умножения Аркадьева-Маркса и подключенные к одному зарядному устройству, генератор импульсных токов с двухэлектродным искровым коммутатором и нагрузку также с двухэлектродным искровым коммутатором, в котором последняя конденсаторная ступень одного генератора импульсных напряжений подключена к вы-, ходному электроду искрового коммутатора нагрузки, а последняя конденса.торная ступень другого генератора импульсных напряжений подключена к выходному электроду искрового коммутатора генератора импульсных токов, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности синхронизации импульсов на нагрузке и кратности между амплитудами генератора импульсных напряжений и генератора импульсных токов, расстояние между.. выходным электродом искрового коммутатора генератора импульсных токов и выходным электродом искрового коммутатора нагрузки имеет величину, при которой пробивное напряжение последнего больше рабочего напряжения генератора импульсных токов, но меньше амплитуды выходного импульсного напряжения генератора импульсных напряжений, при этом соотношение емкости (С) и индуктивность (L) генератора импульсных напряжений, разряжаемого на нагрузку определяется условиями, при которых zVU/C ) К , где R активное сопротивление разрядного контура генератора импульсных напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 264537, кл. Н 03 К 3/02, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 792564, кл. Н 03 К 3/53, 12.04.79