Сильноточный высоковольтный частотный генератор импульсов наносекундного диапозона длительности Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к генераторам электрических импульсов с ислользованием элементов, аккумулирующих энергию с помощью переключающих устройств, управляемых внешним сигналом, .и может быть использовано в различной радиотехнической, электронной и электрофизической аппаратуре, например, для ввода энергии в газоразрядные устройства.

Известны генераторы электрических импульсов наносекундного диапазона длительности с разря;пниками 1.

Использование в этих генераторах разрядников ограничивает число включений величиной порядка 10 - 10, и, кроме того, кокшутируемая разрядником мощность не превышает нескольких сотен ватт.

Наиболее близким к предлагаемому является емкостный генератор, в котоЕЮм емкостный накопитель собран из параллельно включенных конденсаторов, а коммутатором служит тиратрон. Конденсаторы собраны в емкостный накопитель При помсици соединения полоскового типа (2.

Однако полосковое соединение обладает сравнительно большой паразитной индуктивностью. Кроме того, выбранное в этом генераторе соединение емкостного накопителя технически сложно сосоыковать без искажения импульса с коммутирующим прибором, имеющим, как правило, осесимметричное исполнение; велики габариты устройства. Указанные обстоятельства не позволяют свести к минимальной величине па10разитную индуктивность электрической цепи, а значит,не позволяют получить большую крутизну нарастания фронта импульса тока в короткий с большой амплитудой импульс тока.

15

Цель изобретения - увеличение крутизны фронта импульса тока, сокращение длительности импульса тока и увеличение его амплитуды, а также уменьшение габаритов устройства.

20

Поставленная цель достигается тем, что в сильноточном высоковольтном частотном генераторе импульсов ианосекундного диапазона длительности, содержащем коммутатор и конденсаторы

25 емкостного наполнителя с отводом, коммутатор и конденсаторы емкостного накопителя электрически соединены между собой посредством цанги и заключены в рубашку охлгисдения с крыш30ксй, конденсаторы емкостного накопителя расположены соосно и соединены, электрически параллельно с помсяцью : дисковых токопроводов, переходящих в цилиндрические токопроводы,- влоясен ные друг в друга с равномерным минимальным электрически прочным зазором между их поверхностями, при этом к дисковым токопроводам электрически подсоединены прилегающие конденсаторы ervjKocTHoro накопителя, а внутренний цилиндрический токопровод с наружным цилиндрическим токопроводом с помощью радиальных токопроводов, про ходящих р минимальным электрически прочным зазором через отверстия, рас положенные равномерно по периметру в боковой поверхности промежуточного цилиндрического токопровсда в его нижней части, коммутатор и конденсаторы емкостного накопителя заключены в коаксиальный .обратный токопровод, электрически соединенный с одного торца с коммутатором, а другой его торец и прямбй токопровод, электри.чески соединенный с промежуточным ци линдрическим токопроводом с помощью дискового токопровода, служит коакси альным выходом генератора. На чертеже изображена конструкция устройства, разрез. Устройство содержит конденсаторы емкостного наполнителя 1, цилиндрические токопроводы 2, дисковые токопроводы 3, радиальные токопроводы 4, коммутатор 5, цангу 6, коаксиальны-й обратный токопровод 7, рубашку 8 охлаждения с К1;ышкой 9, шину 10 эапуска, отвод 11, шунтирующий дроссель 1 зарядки, прямой токопровод 13 и выход ,коаксиального обратного токопровода 14 . Конденсаторы емкостного накопителя выполнены в виде тел вращения, нап1)имер дисковых конденсаторов типа К-15-10, расположены соосно и сое динены цилиндрическими токопроводами 2, которые имеют вид тонкостенных тел вращения переменного диаметра. Причемрасстояние между их образующими постоянно, и они расположены концентрично,по одной оси с конденсаторами емкостного накопителя 1, Цилиндрические токопроводы 2 соединены с конденсаторами емкостного накопителя 1 посредством дисковых токо проводов 3. Для осуществления параЛлельного соединения конденсаторов внутренний цилиндрический токопровод соединен с наружным цилиндрическим токопроводом радиальными токопроводами 4, проходящими с минимальным электрически прочным зазором через отверстия в боковой поверхности промежуточного цилиндрического токопровода. Образованный таким способом емкостный накопитель соединен с коммутатором 5, например тиратроном ТГИ-1000/25, с помощью цанги 6. Конденсаторы ёмкостного накопителя 1 вместе с коммутатором 5 заключены в коаксиальный обратный токопровод 7. Вся система заполнена газообразным жидким или твердым диэлектриком, например трансформаторным маслом, и заключена в рубашку 8 охлаждения с крышкой 9. Запуск .коммутатора 5 п оизводится через шину 10 запуска, а зарядка конденсаторов емкостного накопителя 1 - с помощью отвода 11, и может осуществляться либо через шунтирующий дроссель 12 зарядки, либо без него. Устройство подключается к нагрузке с помощью коаксиального выхода, состоящего из выхода коаксиального обратного токопровода 14 и прямого токопровода 13. Устройство работает следующим образом. , После заряда конденсаторов ем- костного накопителя 1 через отвод 11 по шине 10 запуска подается пусковой импульс на коммутатор 5, который открывается, и разрядный ток протекает по цепи: по прямому токопроводу 13, электрически соединенному с конденсаторами емкостного накопителя 1 с помощью дисковых токопроводов 3 и промежуточного,цилиндрического токопровода 2; через внешнюю нагрузку, коаксиальный обратный токопровод 7, коммутатор 5, электрически соединенный с помощью цанги б с конденсаторами емкостного накопителя 1. Для обеспечения частотного режима работы генератора служит рубашка 8 охлаждения с крышкой 9. Изобретение позволяет получать на активной нагрузке импульсы тока и напряжения в наносекундном диапазоне длительности с максимальной импульсной мощностью не менее 50 МВт и крутизной нарастания фронта импульса тока не менее 10 . А/с, так как бйфилярность протекающих токов и крайне малые зазоры (3 мм) между всеми токопроводами снижает паразитную индуктивность генератора, а возможность заполнения устройства диэлектриком, обеспечиваемая конструкцией, значительно повышает его электрическую прочность и, следовательно, позволяет увеличить напряжение зарядки конденсаторов емкостного накопителя, а значит, резко увеличить запасаемую энергию. Формула-изобретения Сильноточный высоковольтный частотный генератор импульсов наносекундного диапазона длительности, содержащий коммутатор и конденсаторы емкостного накопителя с отводом, коммутатор и конденсаторы емкостного накопителя электрически соединены меж