Устройство для получения постоянного тока высокого напряжения Советский патент 1955 года по МПК H02M7/04 G01R31/00 H03H7/00 

Предметом изобретения является устройство каскадного типа для получения постоянного тока высокого напряжения, состоящее из цепочки звеньев, к которым подключены электрические вентили. Эти вентили служат для выпрямления создаваемых на звеньях переменных напряжений и осуществляют суммирование выпрямленных напряжений на выходе устройства.

В применяющихся до настоящего времени каскадно-выпрямительных устройствах, составленных из цепочек вентилей и конденсаторов, велики потери энергий при ее переходе от каждого предыдущего звена « последующему. Поэтому в этих устройствах число последовательно включенных звеньев (ячеек) не могло быть взято больщим.

Предлагаемое устройство дает возможность получить очень малое затухание электромагнитной энергии при распространении ее вдоль цепочки звеньев, что повыщает коэффициент полезного действия устройства. Достигается это тем, чтО уст|ройство выполнено в виде многозвенного

(многоячейкового) полосового электрического фильтра, к одному из. концов которого подводится электрическая энергия высокой частоты.

На фиг. I изображена принципиальная схема устройства, где 1, 2, 3... N-звенья фильтра, t/ питающее переменное напряжение высокой частоты, IJ -постоянное напряжение на выходе фильтра.

Каждое из звеньев электрического фильтра может быть выполнено в виде плоской спирали (подобной часовой пружине). Эти спирали расположены одна параллельно другой в виде «олонны, так что они оказываются связанными переменным магнитным потоком (фиг. 2).

Чем сильнее магнитная связь между отдельными параллельными индуктивностямн звеньев фильтра, тем меньше может быть получено затухание электромагнитной энергии при распространении ее от заземленного конца конструкции к ее высоковольтному концу. Магнитная связь между отдельными плоскими спиралями тем больше, чем больше отношение диаметра спирали к зазору

между спиралями. Практически это отношение может быть порядка нескольких десятков. .При этом коэффициент электромагнитной связи межд} спиралями приближается к единице.

Каждая спираль подключена к группе вентилей, включенных по мостовой схеме. При таком включении отдельные спирали могут быть намотаны как спнфазно (все в одну сторону), так и противофазно {в разные стороны). Можно уменьшить вдвое число работаюш,их в устройстве вентилей, если учесть фазу намотки спиралей.

На фиг. 3. изображена схема соединений при синфазной намотке и синфазной работе всех спиралейВо избежание нежелательных соединительных проводников, проходяП1,их .между звеньями и создающих неоднородность электрического градиента в -конструкции, можно применить противофазиое включение смежных спиралей (соседние спирали имеют взаимно противоположное направление намотки витков). Подобная схема изображена на фиг. 4. В этой схеме имеются две колонны вентилей; к одной из колонн црисоединяются все внешние концы звеньев, а к другой - все внзтренние. Если эту последнюю коло«ну поместить внутри звеньев, то будут исключены все соединительные проводники, идуш,ие звеньями.

В некоторых случаях можно провести дальнейшее сокрашение числа вентилей, работающих в схеме, сведя его до одного вентиля на звено. Для этого вентили присоединяют только к одним внепши.м концам звеньев ,(или только к одним внутренним), как это изображено на фиг. 5.

Частота тока, питающего зстройство, выбирается из соображений получения минимальных потерь. Расчеты и Опыты показывают, что длина волны, соответствующая основной полосе прозрачности предлагаемого фильтра, равна примерно десятикратной длине проводника в каждой секции.

В случае применения для выпрямления вентилей с накаленным катодом - кенотронов или газотронов -

возникает необходимость нодводить энергию накала к каждому катоду. Для этого многозвенный фильтр нужно вьшолггить таким образом, чтобы помимо основной полосы прозрачности, по которой пропускается выпрямляемая энергия, фильтр имел бы еще полосу прозрачности, по которой пропускается энергия питания цепей катода.

Частоту тока питания накала можно выбрать в несколько раз более высокой, чем основная частота анодного питания. :Па фиг. 6 изображена одна из возможных схем питания цепей накала, где: LO- первичная катушка, возбуждаюнхая высоковольтные звенья; ГВЧА - генератор высокой частоты, вырабатывающий энергию, идущую на вьшрям,чение; ГВЧН - генератор, дающий энергию для питания цепей накала кенотронов /С. Регулируя мощность, отдаваемую генератором ГВЧН, можно устанавливать режим накала всех вентилей одно-временно.

Каждая спираль (L -Lj) установки имеет вспомогательные отводы от своих последних витков, образующих совместно с трансформаторами „ и емкостями С„ и С„ систему, воспринимающую ток высокой частоты для питания «акала.

Па фиг. 7 изображены два варианта конструктивного выполнения намотки: слева- в виде плоских спиралей, справа-в виде конических спиралей, сложенных вместе своими основаниями. В обоих вариантах каждое звено состои-г из двух последовательно соединенных спиралей. Переход обмотки с одной спирали на другую находится на внещней стороне спиралей, начало и конец каждого звена - с внутренней стороны спиралей. Кенотроны К находятся внутри спиралей. Па внешней стороне колонны нет никаких выступающих деталей. Такая конструкция у.меньшает возможность возникновения нежелательных разрядов и пробоев.

Предмет изобретения

1. Устройство для получения постоянного тока высокого напряжения, состоящее из цепочки звеньев, к которым подключены электрические вентили, служащие для выпрямления создаваемых на звеньях переменных напряжений и осуществляющие суммирование выпрямленных напряжений на выходе устройства, о т л и ч а ю Ц е е с я тем, что, с целью повыщения коэффициента лолезпого действня, оно выполнено в виде многозвенного (многоячейкового) полосового электрического фильтра, к одному из концов которого

подводится электрическая энергия высокой частоты.

2.Устройство по п. I, о тл и ч а ющееся тем, что каждое из звеньев электрического фильтра выполнено в виде плоской спирали, и эти спирали расположены одна параллельно другой в виде КОЛОННЫ3.Устройство по п. 2, от л и ч а юП1 е е с я тем, что соседние плоские спирали имеют взаимно противоположное направление намотки витков.

Cffif CHI,

Сиз Сну