Генератор импульсных напряжений

 

ГЕНЕРАТОР Ш ПУЛЬС№К НАПРЯЖЕНИЙ , содержащий источник напряжения с двумя потенциальными полюсами, подключенными через защитные элементы к многоступенчатому каскаду формирования импульсов, каждая ступень которого состоит из двух последо ательно включенных конд саторных батарей, свединенных раэделительшми дросселями с индуктивностью 1 каждый, а между ступенями Г включены коммутирующие разрядники, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения амплитуды импульса напряжения , общая точка конденсаторных батарей первой ступени подключена к одному из полюсов источника, а противоположные клеммы к другому, каждая конденсаторная батарея содержит два последовательно включенных емкостшлх накопителя, общие точки которых в двух соседних конденсаторных батареях в соседних ступенях соединенн дополнительно введенными разделительными элементами между собой/ а общие точки накопителей первой ступени с общей шиной, причем одна из конденсаторных батарей любой ступени шунтирована цепью из после- Q Довательно включенных кс 1мутирукнцёго S разрядника и дросселя -с индуктив (Л ностью L , которая выбрана из условия .Ц, г где Ь - индаь тивность-дросселя шунтирующей цепи; суммй индуктивностей всех разделительных дросселей, соединяющих конденсаторные батареи соседних ступеней. ND СО О) DO СД

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) (50 Н 03 К 3 53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ I

< /,1Х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTGPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (.21) 2807290/18-21 (22) 07. 08. 79,. (46) 15. 06 ° 83. Бюл 9 22 (72) Б.В. Семкин (71) Научно-исследовательский инсти-. тут высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. (;.M.Êèðoâà (53) 621.373,2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 635602 кл. Н 03 К 3/53, 10.09.75, 2. Патент Германии 9 677754, ° кл. 21 d 3, 3/01, 09.11.34.. (54)(57) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИИ, содержащий источник напряжения с двумя потенциальными. полюсами, подключенными через защитные элементы к многоступенчатому каскаду 9ормнрования импульсов, каждая ступень которого состоит из двух последовательно включенных конденсаторных, батарей, соединенных разделительными дросселями с индуктйвностью 4 каждый, а между ступенями:. включены коммутирующие разрядники, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения амплитуды импульса напряжения, общая точка конденсаторных батарей первой ступени подключена к одному из полюсов источника, а противоположные клеммы к другому, каждая конденсаторная батарея содержит два последовательно включенных емкостных накопителя, общие точки ко- торых в двух соседних конденсаторных батареях в соседних ступенях соединены дополнительно введенными разделительными элементами между собой; а общие точки накопителей первой ступени с общей шиной, причем одна из.конденсаторных батарей любой ступени шунтирована цепью из последовательно включенных коммутирующего 3 разрядника и дросселя.с индуктив ностью 1, которая выбрана из условия

»53Xl.„, с где 1 — индуктивность дросселя шун- Ц тирующей цепи;

Х1р- сумма индуктивностей всех разделительных дросселей, leek соединяющих конденсаторные батареи соседних ступеней.

1023635

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано для генерирования импульсов, преимущественНо микросекундного диапазона времени с амплитудой импульса сотни-ты-: сячи киловольт и энергией в импуль- . се единицы-сотни килоджоулей.

Известен генеу>атор импульсных напряжений, содержаший источник нап.ряжения с двумя потенциальными выхо- 10 дами, подключенными через защитные элементы к многокаскадному генератору, собранному по схеме АкардьеваМаркса t 11 °

Недостатком. этого генератора явля- 5 ется сложность синхронизации управляемых разрядников. Кроме того, устройство является весьма громозд.ким.

Наиболее близким техническим ре- 20 шением к данному изобретению является генератор импульсных напряжений, содержащий источник напряжения с двумя потенциальиюк полюсами, подключенными через защитные элемен- 25 ты к многоступенчатому каскацу форми.рования импульсов., каждая стуцеиь которого состоит из двух последовательно включенных конденсаторных: батарей,соединенных разделительными дрос-g0 селями и индуктивностью bq 52) каждый, а между ступенями включены ком - мутирующие разрядники.

Недостатком этого генератора является низкая кратность напряжеиия., т.е. недостаточная амплитуда импульсов на.выходе генератора при заданном числе ступеней генератора.

Цель изобретения — повышение амплитуды импульсов напряжения. 40

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсных напряжений, содержащем источник напряжения с двумя потенцйальными полюсами, подключенный через защитные 45 элементы к многоступенчатому каскаду формирования импульсов, каждая сту-. пень которого состоит из двух последовательно включенных конденсаторных батарей, соединенных раздели тельными дросселями с иицуктивностью

Lq каждый, а между ступенями включены коммутирующие разрядники, общая точка конденсаторных батарей первой ступени подключена к одному из nomo-: сов источника,а противоположные клей-4 мы к другому, каждая конденсаторная батарея содержит два последовательно включенных емкостных накопителя, общие точки которых в двух соседних конденсаторных батареях в соседних 60 ступенях соединены дополнительно введенными разделительными элементами между собой, а общие точки накопителей первой ступени с общей шиной, причем одна из конденсаторных 65 батарей любой ступени шунтирована цепью из последовательно включенных коммутирующего разрядника и дросселя с индуктивностью 4 которая выбрана из условия где, - индуктивность дросселя шунтирующей цепи;

Z4< - сумма индуктивностей всех разделительных дросселей, соединяющих конденсаторные батареи соседних ступеней.

На чертеже представлена схема генератора.

Источник 1 напряжения выпрямленного тока подключен через защитные элементы 2 (на чертеже - дроссели, но допустимы и резисторы) к многоступенчатому каскаду формирования импульсов, состоящему из емкостных накопителей 3, объединенных по два в батареи, между конденсаторными батареями двух соседних ступеней включены разделительные дроссели 4 с нидуктивностью L каждый. Между общими точками емкостных накопителей в двух соседних батареях смежных ступеней включены разделительные элементы 5 (на чертеже — резисторы, но допустимы и катушки индук тивностей), причем общне точки накопителей у конденсаторной батареи первой ступени подключены также через разделительные элементы 5 к земле. Между ступенями каскада включены коммутирующие разрядники б.

Одна из батарей каскада (на чертеже верхняя батарея второй ступени) за- шуитирована цепью из разрядника 7 и дросселя 8 с индуктивностью 1 выбраиной так, что L g(gag„ . Генератор работает следующим образом.

При подключении источника выпрямленного тока к сети осуществляется зарядка емкостных накопителей по цейям земля 1-2-4 ° .. 4-3-5...5-земля, при этом направление напряжений на батареях каждой ступени встречное (как показано сплошными стрелками на примере первой ступени). После достижения максимального зарядного напряжения на емкостных накопителях.генератора срабатывает коммутирующий разрядник 7 и верхняя батарея конденсаторов второй ступени, а также все верхние конденсаторные батареи других ступеней, в колебательном режиме разряжаются через цепочку

7-8, так как 4ъъ 2/3Kb» то их перезарядка осуществляется практически одновременно, все батареи пе. резаряжаются, практически через

10236 35

Составитель В. Казаков

Редактор О. Колесникова. Техред А.Бабинец КорректорВ. Бутяга

Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4239/49

Филиал ППП "Патент", г..ужгород, ул. Проектная, 4

3 одинаковую индуктивность. Через време t "- 3/23т-/ьс/2, где С - емкость одного емкостного накопителя 3, напряжения на верхних батареях достигают максимума, а по направлению будут соответствовать напряжению на 5 нижних конденсаторных батареях генератора. Разрядник б, включенный между землей и первой ступенью каскада, синхронизирован так,, что в момент t 3/2 и ъЯ/2 он срееетмвает. 30

Это достигается подачей специального синхроимпульса либо отстройкой промежутка в этом разряднике на йробивное напряжение я 4 0, где 0 - амплитуда источника зарядного напряжения. 5

Далее как и в генераторах, выполненных по принципу Аркадьева-Маркса, автоматически и последовательно во времени .срабатывают коммутирующие разрядники б, включенные между 1-й и.2-й ступенью между 2-й и 3-й и .т.д. На чертеже приведено три ступе" ни каскада, но их число может быть . и больше. Амплитуда напряжения на выходе генератора при этом по отношению ..к уровню зарядного напряжения составляет К = 4 и, где ичисло ступеней, т.е. в два раза выше, чем в известном генераторе.

Генератор позволяет. в два раза увеличить амплитуду импульса напряжения при том же числе ступеней, а следовательно., и при том же количестве комкутирующих разрядников, либо практически в два раза уменьшить число коммутирующих разрядников и примерно на 1бЪ количество разделительных элементов при той же амплитуде импульсов.,