Спиральный генератор импульсов напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

(5) СПИРАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для получения наносекундных импульсов напряжения амплитудой в десятки и сотни киловольт.

Известен спиральный генератор, содержащий две наложенные . одна на другую и свернутые в спираль проводящие ленты, изолированные по всей длине ; расположенными между ними изоляцйон- ,Q ными лентами. Проводящие ленты выполнены из материала с высокой магнитной проницаемостью и покрыты слоем мatepиaлa с высокой проводимостью. На одном конце спирали к проводящим ts лентам подключен искровой разрядник Г ЗНаиболее близким решением к предлагемому является спиральный генератор, содержащий две проводящие 20 и две изоляционные ленты, наложенные поочередно одна на другую и свёрнутые в спираль. Проводящие ленты выполнены из материала с высокой

проводимостью, например из меди. На одном конце спирали или в середине ее к проводящим лентам подключен искровой разрядник CZ.,

Недостатком известных устройств является то, что для увеличения амплитуды выходного импульса напряжения требуется увеличение числа витков намотки и отсутствует возможность регулировки формы импульса без изменения конструкции генератора. Рост выходного напряжения, однако, не пропорционален росту числа витков из-за одновременного уменьшения коэффициента использования f3. Например, увеличение числа витков в три раза уменьшает коэффициент использования на 3050, а в пять раз - на , Форма выходного импульса напряжения при данной конструкции остается неизменной, варьировать можно лишь амплитуду импульса путем изменения зарядного напряжения генератора. Целью изобретения является увеличение амплитуды выходного импульса напряжения и регулировка формы импуль са без изменения конструкции генератора . Поставленная цель достигается тем, что в спиральном генераторе импульсов напряжения, содержащем проводящие и изоляционные лентыj наложенные поочередно одна на другую и свернутые в.-спираль так, что каждая пара сосед них проводящих лент.образует полосковую линию, искровой разрядник и аи ну запуска, полосковая линия выполн на из нескольких секции, параллельно входу каждой из которых включен дополнительный искровой разрядник и в каждую секцию введен разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к управляющему электроду разрядника, а другой вывод подключен к шине запуска, причем конец каждой секции соединен с началом следующей, а нагрузка подключена .между началом первой и концом последней секций. Последовательно с разделительным конденсатором каждой секции включен регулируемый резистор. Выполнение обмотки генератора сек ционированной позволяет увеличить амплитуду выходного импульса напряжения без снижения коэффициента использования устройства. Применение регулируемого резистора позволяет в широких пределах регулировать форму выходного импульса напряжения. На чертеже показан генератор с об моткой из трех секций. Генератор содержит проводящие лен ты 1-6 (изоляционные ленты не показаны) , образующие полосковые линии искровые разрядники 7-9, регулируемые резисторы ID-12, разделительные конденсаторы 13-15, резисторы 1618 цепи зарядки. Внешние проводящие ленты 13-15 всех секций соединены последовательно шинами 19 и 20, лента 5 третьей секции на свободном кон це заземлена шиной 21. К двум рядом расположенным концам проводящих лент 1 и2, Зи4, 5и6 каждой секции подключены основные электроды управляемых искровых разрядников 7-9С управляющими электродами разрядни ков соединены последовательно вклю|Ченные управляемые резисторы 10-12 и разделительные конденсаторы 13-15, Не связанные с резисторами обкладки конденсаторов соединены шинами 22-2i с шиной 25 запуска, на которую подается пусковой импульс напряжения, Нагрузка генератора 26 -включается между заземленной шиной и соединенным с искровым разрядником 7 концом проводящей ленты 1. Резисторы 16-18 цепи зарядки образуют последовательную цепочку, в которой резисторы 16 И 17 связаны с двумя внутренними проводящими лентами 2 и А, 4 и 6 соседних секций, а резистор 18 - с лентой 6 и источником постоянного напряжения. Спиральный генератор импульсов напряжения работает следующим обра-, зом, В статическом режиме полосковые |линии каждой секции заряжены до напряжения DO , но векторы напряжения в соседних слоях обмотки (показаны стрелками)направлены в противоположные стороны и напряжение На выходе генератора и равно нулю. Разделительные конденсаторы 13-15 развязывают зарядную цепь генератора и цепь поджига искровых разрядников 7-9. После срабатывания искровых разрядников связанные с ними полосковые линии начинают-разряжаться и по каждой линии идет волна напряжения. При отражении от противоположного разомкнутого конца линии в момент t t волна удваивает свою амплитуду и линия перезаряжается. Через время 2tr, когда волна прихо дит к искровому разряднику, векторы напряжения во всех слоях оказываются направленными в одну сторону и на выходе каждой секции появляется напряжение UQ, где р коэффициент использования, п - число витков секции. Напряжение на выходе генератора равно алгебраической сумме напряжений на отдельных секциях. Если секции выполнены идентичными, -время пробега всех волн напряжения одинаково при одновременном поджиге разрядников 7-9 и в момент t 2 Т напряжение на выходе генератора и. 2jbm п U0, где m - число секций. Поскольку с увеличением числа витков величина |Ьпадает, выходное напряжение генератора с секционированной обмоткой больше выходного напряжения генератора с одной обмоткой и

числом витков N m- п при равных зарядных напряжениях U0, т.е.

усеки о

O-l PweceKu, о

Регулируемые резисторы 10-12 позч воляют произвольно изменять момент срабатывания каждого искрового разрядника, что дает возможность измек нять форму кривой выходного напряжения, являющейся алгебраической суммой кривых напряжения на каждой секции. Благодаря этому на выходе спирального генератора может быть получен импульс напряжения требуемой формы. В частности, импульс может быть как колебательным, так и униполярным (спиральный генератор с несекционированной обмоткой дает только колебательный импульс).

Конструктивное исполнение генератора может быть различным. Например, все секции могут быть намотаны на общем полом сердечнике и шины 19-21 пропущены внутри этого сердечника.

Таким образом, предлагаемый генеритор позволяет при том же расходе металла и пленочной изоляции, что и в генераторе с одной обмоткой, получить примерно вдвое большее выходное напряжение (). Кроме того, при испытаниях какого-либо объекта импульсами различной формы достаточно одного генератора и не требуется набор из нескольких устройств, каждое из которых обеспечивает импульс лишь одной формы.

Формула изобретения

в спираль так, что каждая пара соседних проводящих лент образует полосковую линию, искровой разрядник и шину запуска, отличающ ийс я тем, что, с целью увеличения амплитуды выходного импульса напряжения , полосковая линия выполнена из нескольких секций,параллельно вхоДУ каждой из которых включен дополнительный искровой разрядник и каждую секцию введен разделительный конденсатор, один вывод которого подключен к управляющему электроду разрядника, а другой подключен к шине запуска, причем -конец каждой секции соединен с началом следующей, а нагрузка подключена между началом первой и концом последней секций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

#r/f