Генератор импульсов высокого напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к техническим средствам электроимпульсной технологии, а именно к устройствам генерирования высоковольтных импульсов микросекувдного диапазона для щюбоя рабочих (изоляционных тфомежутков).

Известен генератсф импульсов высокого напряжения, который может быть использован для одновременного воздействия на несколько изоляционных (разрядных) д щэомежутков, подключенных на выход геBepaTqpa, содержащий каскады умножения и выходной блок, выполненный в виде многоэлектродного коммутатора с общим электродом и выходными электродами ij. t5

Ионизационные тфоцессы во всех промежутках развиваются параллельно, но вследств ие статического разброса пробой как правило, заверщается лишь в одном 20 промежутке. Поскольку все промежутки включены параллельно, то напряжение на выходе генератора 1фи этом полностью срезается, что препятствует развитию

щ оцесса в других щ омежутках и является его .основным недостатком.

Наиболее близким к предла1гаемому является генератор импульсов выссжого на1Ц)яження, собранный по многоступенчатой схеме Аркадьева аркса, содержащий зарядное устройство, емкостные накопители энергии, коммутаторы, зарядно-разрядные импедансы и нагрузки в виде разрядных промежутков, причем к емкостному накопителю последней ступени подключены параллельно через разделительные эле/)менты дополнительные конденсаторы 21.

Недостатком известного генератора является малый разрядный ток, гфотекающий через каждую нагрузку. Это связано с тем, что емкость каждого дополнительного конденсатора является ограничителем тока, т.е. достаточно мала. В противном случае после пробоя одного из 1фомежутков (наирузок), нафяжения на оставшихся срезаются. Кроме того, в известном ген аторе ыёравномерно рас- , хфеделяются разрядные токи и энергии 394 по нпгрупком иытокпюшис из статическог разброса моментов пробоя и сопротивлений разрядных промежутков (нагрузок). Цель изобретения - увеличение разряд 1ЮГО тсжа, гцэотокающего через каждый ра: ядный промежуток (нагрузку), а также обеспечение равномерного распределения тока и энергий по разрядным промежуткам. Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсов высокого на1фяжения, собранном по многоступенчатой с)семе Аркадьева-Маркса, содержащем зарядное устройство, емкостные накопители энергии, коммутаторы, зарядно-разрядные импедансы и нагрузки в виде разрядных гфомежутков, а также дополнитель ные конденсаторы, подключенные через разделительные элементы параллельно емкостному накопителю последней ступени, заземленные электроды разрядных промежутков соединены попарно и подклю чены к заземленной шине через резистор а высоковольтные электроды каждой пары промежутков подключены к клеммам одно го из дополнительнь1х конденсаторов. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема генератора импульсов высокого напряжения. Генератор импульсов содержит повысительно-выпрямительное зарадное устрой . ство 1 и четырехступенчатый каскад, каждая ступень которого состоит из ем-костного накопителя 2 энергии искрового коммутатора 3 и зарадных элементов 4. Параллельно накопителю 2 последней ступени через разделительные резисторы 5 подключены дополнительные кон- . денсаторы 6, заземленные электроды 7 разрядных промежутков соединены попарно и через резисторы 8 подключены к за земленной шине 9. Высоковольтные электроды 10-15 подключены к клеммам одного из дополнительных конденсатов Н ров 6. При подключении генератора к сети от повысит льно-выпрямительного устройст ва 1 через цепь зарядных элементов 4 заряжаются емкостные накопители 2, а через резисторы 5 дополнительные конденсаторы 6. При достижении некотсрого критического уровня напряжения на накопителе 2 первой ступени, коммутатор 3 первой ступени срабатывает, а за ним последовательно включаются коммутаторы 3 на второй, третьей и четвертой ступенях. После срабатывания коммутатора 3 последней ступечи на высоковоль тных электродах Ю-15 появляются по14тотишлы:А4 U , па электродах Ю, 12,1 14 (. чп электродах 11, 13, 15. Рассмотрим дальнейшую работу генератора на примере системы электродов 10, 11 и прютивоположных им 7. После пробоя одного из промежутков сопротивление искрового канала удерживается достаточно большим, ибо ток через искровой канал ограничен рэзистором 8. Поэтому разность поте1щиалоа на другом промежутке поддерживается почти неизменной вплоть до его пробоя. После пробоя обоих промежутков ковденсатор 6, на клеммы которого подключены электроды 10 и 11, разряжается в малоиндуктивном контуре 6-10-7-7-11-6, вызывая необходимый, например технологический, эффект в разрядных промежутках. Пробой в промежутках 7-10 т 7-11 не влечет изменения разности потенциалов в промежутках 12-7, 13-7, 14-7, 15-7. Резисторы 8 после пробоя разрядных промежутков (нагрузок) играют роль разрядных сопротивлений для генератора импульсов, определяя длительность импульсов на нагрузках. Резисторы 5 препятствуют разряду всех конденсаторов 6 на одну пару разрядных промежутков. Для устойчивой работы всех изоляционных Промежутков - нагрузок на емкость дополнительных конденсаторов не налагается никаких ограничений. Это позволяет выбирать ковденсатор 6 по своей емкости, обеспечивающий необходимый разрядный ток через нагрузку. Разрядные контуры, образованные нагрузками и дополнительными конденсаторами, не включают бмкостные накопители энергии каскада, могут быть выполнены малошадуктивными вследствие их малой пространственной 15)отяженности, что также способствует увеличению разрядного тока. Каждая пара разрадньк промежутков подключена параллельно своему дополнительному конденсатору fe, что позволяет добиться равномерного распределения токог. и, что важно, выделенных энергий в разрядных гфомежуисах (нагрузках). Достоинства генератора наиболее полно проявляются при его использовании в технологических установках для разрушения, обработки материалов, где необходимо добиться больших разрядных токов (до кА и более) при равномерном распределении параметров энерговьщеления по всем промежуткам. Так, в электроимпульсной технологии по разрушению минерального сьфья импульсными электрическими разрядами I