Генератор высоковольтных импульсов

 

ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий источник постоянного тока, с положительным по .люсом которого соединен один из . электродов коммутатора с блоком управления , другой электрод коммутатора соединен с высоковольтным зажимом входа формирующей линии, высоковольт ный выходной зажим которой соединен с отрицательным полюсом источника по 1стоянного тока, к которому также подключе .на одним концом нагрузка, от личающийся тем, что, с .целью расшмреиия функциональных возь .чЛ ШЗЙАЙ л п/41:17 0можностей генератора, между высоковольтным , входным зажимом формирующей линии и входным конденсатором линии введен первый управляемый разрядник, между высоковольтным выходным зажимом формирующей линии и выходным конденсатором линии введен второй управляемый разрядник, между точкой соединения первого управляемого разрядника с входным конденсатором и общей шиной генератора включены соединенные последовательно зарядный элемент и дополнительный высоковольтный выпрямитель, положительным полюсом подключенный к зарядному элементу , а между точкой соединения второго управляемого разрядника и общей шиной включен другой зарядный элемент , между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и нагрузкой включен третий, управляемый раз- / рядник, при этом управляющие электроды разрядников подключены к блоку управления коммутатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОВИ!Л И Ф

РЕСПУБЛИК! (Е. (!1} ив Н 03 K /53 е

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

° ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ1Ф (21) 33Й 860/18-21 (22) 05.12.81 .(46) 15.04.83.. баюл. Р 14 (72) Е.И. Иеллех и Е.П. Павлов (53) 621.219.53(088.8) (56) 1. Патент C6lA 11 2533285,,кл. 250-17, опублик. 1950.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 572916,. кл. Н 03 К 3153, 1976. (54)(57) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ

ИИПУЛЬСОВ,. содержащий источник постоянного тока, с положительным по- ,люсом которого соединен один из . электродов коммутатора с блоком управления, другой электрод коммутатора соединен с высоковольтным зажимом входа формируецей линии, высоковольч ный выходной зажим. которой соединен с отрицательным полюсом источника по стоянного тока, к которому также подключена одним концом нагрузка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с ,целью расширеыия функциональных возможностей генератора, между высоковольтным. входным зажимом формирующей линии и входным конденсатором линии введен первый управляемый разрядник, между высоковольтным выходным зажимом формирующей линии и выходным конденсатором линии введен второй управляемый разрядник, между точкой соединения первого управляемого разрядника с входным конденсатором и общей шиной генератора включены сое- . диненные,последовательно зарядный элемент и дополнительный высоковольтный выпрямитель, положительным полюсом подключенный к зарядному элементу, а между. точкой соединения вто- g рого управляемого разрядника и общей шиной включен другой зарядный эле" мент, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и нагрузкой включен третий управляемый раз- > рядник, при этом управляющие элект- е роды разрядников подключены к блоку управления коммутатора.

Ialak

1012427

Изобретение относится к импульсной электроэнергетике, а именно, к генераторам мощных импульсов, построенных на основе использования формирующих линий с полным разрядом на- . копителей энергии. Известны устройства формирования высоковольтных импульсов, выполненные на основе формирующей линии с накоплением энергии в электрическом поле ее конденсаторов 1).

К недостаткам таких устройств можно отнести пониженную надежность вызванную тем, что конденсаторы линии почти постоянно находятся под высоким напряжением, равным удвоенной амплитуде импульсного напряжения на нагрузке, а также большие вес и габариты, обусловленные сравнительно низ-. кой удельной энергоемкостью конден- 2О саторов линии.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является импульсный моду", лятор, который содержит источник постоянного напряжения, с положительным25 полюсом которого соединен один из электродов коммутирующего элемента, . другой электрод которого соединен с высоковольтным зажимом входа формирующей линии, у которой высоковольт- 30 ный зажим выхода соединен с отрица-тельным полюсом источника постоянного напряжения, а также нагрузку, подключенную параллельно соединенным последовательно катушкам индуктивнос- З5 ти формирующей линии 1 2).

Недостатком известного модулятора является то, что коммутирующий элемент используемый в качестве высоковольтного выключателя постоянного то 4л ка может обеспечить работу модулятора лишь в двух режимах, а именно: в режи- ме малой выходной импульсной мощности с достаточно высокой частотой по.вторения (при использовании в качест-45 ве выключателя постоянного тока не- . разрушающих коммутаторов многократного действия, таких как электронные лампы, электроннолучевые коммутаторы, вакуумные дугогасительные камеры, ra зоразрядные приборы с полным управле" нием, например таситроны) и в режьте: .большой выходной импульсной мощности, но при разных импульсах, что обусловлено использованием в качестве выключателя постоянного. тока разрушаемых коммутаторов однократного действия, таких ка к электрические. взрывающиеся проводники (ЭВП) и коммутаторы на основе взрывчатых веществ в сочетании

ЭВП.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет увеличения. частоты повторения импульсов при высокой выходной мощности без существенного увеличения его scca и габаритов путем использования крайних конденсаторов формирующей линии для коммутации основного выключателя.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов, содержащем источник постоянного тока, с положительным поЛюсом которого соединен один из электродов коммутатора с блоком управления, при этом другой электрод коммутатора соединен с высоковольтным зажимом входа формирующей линии, высоковольтный выходной зажим которой соединен с otрицательным полюсом источника постоянного тока, к которому также подключена одним концом нагрузка, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и входным конденсато-. ром линии введен первый управляемый разрядник, между высоковольтным выходным зажимом формирующей линии и выходным конденсатором линии введен второй управляемый разрядник, между точкой соединения первого управляемого разрядника с входным конденсатором и общей шиной генератора вклю». чены соединенные последовательно зарядный элемент и дополнительный высоковольтный выпрямитель, положительным гюлюсом подключенный к зарядному элементу, а между точкой соедине" ния второго управляемого разрядника и общей ши ой .включен другой зарядный элемент, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и-нагрузкой включен третий управляемый разрядник, при этом управляющие электроды разрядников подключены к блоку управления коммутатора.

На чертеже изображена схема устройства

Генератор высоковольтных импульсов содержит искусственную формирующую линию 1, у которой соединены последовательно.катушкииндуктивностеФ, к крайним выводам которых подключены две параллельные ветви, одна из которых. состоит из соединенных последовательно источника 2 постоянного тока и коммутатора 3, в качестве которого может быт ь использована, например, о = о9

3;,1012 вакуумная дугогасительная камера (ВДК), а вторая - из.соединенных последовательно управляемого разрядни" ка 4 и.нагрузки 5. Крайние конденсаторы формирующей линии 1 подсоеди" нены к высоковольтным:входному и -выходному зажимам линии через управляе" мые разрядники 6 и 7 соответствеййо.

Между .точкой соединения управляемого разрядника 6 с входным конденсатором М

11 линиии общейшиной 13 . генератора включейы соединяемые последовательно зарядный элемент 8 и высоковольный выпрямите 1ь 9, а между точкой соединения управляемого разряднИка 7 с вы" И ходным конденсатором 12 линии и общей .шиной 13 .генератора включен другой зарядный элемент 1Р. Блоки управления основного коммутатора 3 и управляемых разрядников 4, 6 и 7 совмещены в бло" зр ке управления и синхронизации 14.

Работа генератора высоковольтных импульсов Происходит следующим о разом.

В исходный момент управляемые раз- 3$ рядники 4, 6 и 7 находятся в непроводящем состоянии, а коммутатор 3 замкнут. При этом происходит зарядка ка" тушек индуктивностей формирующей линии 1 током амплитудой 1р от источни- ка постоянного тока 2 через коммутатор 3. Одновремендо с этим входной 11 и выходной. 12 конденсаторы линии 1 заряжаются до напряженияОр каждый (полярность напряжения показана на. схеме без скобок) от высоковольтного .выпрямителя 9 4ерез зарядные элементы 8 и 10. Затем с блока управления

14 приходит сигнал на разведение кон.тактов вакуумной дугогасительной ка" меры (ВДК) 3. При этом между контак46 тами ВДК возникает вакуумная дугв от» ключень(№. В момент времени, когда расстоянив между контактами ВДК ста. новится достаточно большим, чтобы не возникло вторичного пробоя межконтакт- ного промежутка после гашения дуги отключения, с блока управления. 14 приходят сигналы на запуск управляемых разрядников 6 и 7. В результате вход-. ной и выходной кондейсаторы линии 1 . разряжаются последовательно через управляемые разрядники-6 и 7 и через коммутатор 3 и источник 2, обесточи" вая при этом, контакты коммутатора 3 и вызывая тем самым погасание вакуум- зз ной дуги в нем,.и его отключение. Ток, запасенный в катушках. индуктивностей .формирующей линии 1, замыкается те427 4 перь через разрядник 7, выходной и входной сонденсаторы линии и разряд- ник 6. С этого момента начинается за.рядка конденсаторов формирующей ли- нии 1 напряжением рабочей полярности (показано в скобках) током 1о, запасенным ранее в катушках индуктивностей линии. Одновременно с этим с блока управления 14 приходит управ-! ляющий сигнал на запуск управляемого разрядника 4, подключая тем самым согласованную нагрузку между входным и выходным зажимами формирующей линии. Сопротивление нагрузки КН выбрано равным. удвоенному волновому со противлению линии, .т..е. в.„= гj.

Начиная с момента подключения.нагрузки 5 и линии !,.на входе и выходе линии появляются перепады напря:жения разных знаков амплитудой Ia Х, которые начинают распространяться на встречу друг другу. В течение .интер:вала времени 0 ф дф)(где -/ GAL С 1 ,L> Со - суммарная индуктивность и ем-, кость формирующей линии) конденсаторй

:линии заряжаются от краев к центру напряжением разного знака амплитудой

1о †.В течение интервала времени (ф и -й д ) конденсаторы линии разряжаются от центра к краям встречными волнами напряжения. К моменту вре-. мени t-:- =t . конденсаторы линии ока»

Ъсд зываются разряженными,а ток в катуш-, ках индуктивностей прекращается. За" пасов энергии в линии не остается.

Напряжение на нагрузке 5 существует, таким образом, в течение времени t y

:и равно

Затем процессы повторяются.

Поскольку коммутация вакуумной дугогасительной камерой осуществляется в .предлагаемом генераторе в условиях ограниченного времени горения вакуумной дуги отключения за счет принудительного обесточивания контактов ВДК, то амплитуда отключаемого тока, примерно, на два порядка превышает значение отключаемого камерой тока в схеме прототипа. Экспериментальная проверка работы генератора с использованием вакуумной камеры типа

КДВ-21 показывает, что величина отключаемого камерой тока возрастает

5 1012427 6 от 10- 15А в схеме прототипа до 900 А венно и выходная импульсная мощность в предлагаемой схеме при напряжении . генератора возрастает более, чем в на коммутаторе до 10 кВ. Соответст- 60 раз.

Составитель В. Ермаков

Редактор К. Волощук Техред A.Au Корректор M. Шароши

Ф ° В а ч ° à

Заказ 2788/69 ТиРаж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

° Ь филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4