Многоступенчатый генератор высоковольтных импульсов

 

СОЮЗ ССВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Н9) (И) (51) 5 Н 03 K 3/537

ГОСУДАГСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (46) 23,11.90. Бюл. ¹ 43 (21) 4328621/24-,21 (22) 16.11.87 (72) В.В,Булан, В.П.Смирнов, О.П.Печерский, В.И.Четвертков и И.P.ßìïoëücêèé (53) 621.373,44 (088.8) (56) I.L.Harison. Nulti:stge wave

generators for fast rise pulse applications. Proc. 4 . IEHF. Ри1se

Power Conference. Abbugueque N.Ì.

1983, р.277-281.

Ковальчук Б.Н., Кремнев В.В., Патолицын Ю.Ф. Сяльноточные наносекундные генераторы. N.: Наука, 1979.

Месяц Г.А,. Генераторы мощных наносекундных импульсов. М.; Сов.радио, 1973. (54) МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ГЕНЕРАТОР

ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсным генераторам с использованием разрядных приборов в качестве коммутаторов и может быть применено в .области управляемого импульсного термоядерного синтеза. Цель изобретения—

I повышение КПД генератора. Генератор содержит центральный электрод из секций 1-4 разных поперечных размеров, корпус 5, промежуточные электроды

6 — 8, коммутаторы 9 — 4, нагрузку

13, источник 15 питания и устройство 16 синхронизации, Поставленная цель достигается установкой промежуточнык электродов 6 - 8, начиная с секция 2 с одинаковой длиной, равной длине секций 1,3,4, а длиной секции 1 вдвое меньшей,чем последующие, подключением центрального электрода к источнику 15 питания, установкой коммутатора 9 в начале секции 1, а коммутаторов. 10- 12 - в середине секций 2-4, и коммутатора

14 между центральным электродом и нагрузкой 13. При этом поперечные размеры секция промежуточных электро- ( дов и корпуса таковы, что волновоесопротивление между первой секцией . и корпусом и промежуточньин электродами и корпусом равно R, а между про" ф:ъ межуточными электродамя и последующими секциями равно 2R(n-1), где n— номер секции. 1 ил.

3 1499709

Изобретение относится к импульсным генераторам с использованием разрядных приборов в качестве коммутаторов и может бьггь использовано в об5 ласти управляемого импульсного термоядерного синтеза.

Целью изобретения является повьппение КПД генератора путем устранения иэ генератора шунтирующих линий, участвующих в формировании импульса, Это достигается тем, что вся энергия, нaêîïëåííaÿ во время зарядки в линиях генератора, передается в формируемый импульс. Устройство поз-; 15 воляет увеличить выходное напряжение при применении тех же первичных накопителей í (N-0,5) раз, где Ичисло секций центрального электрода.

Па чертеже представлена схема мко-20 гоступенчатого генератора, электроды и корпус которого выполнены в вице коаксиальных цилиндров.

Предлагаемый генератор содержит центральный электрод, состоящий из 25 четырех секций 1,2 3,4 разных поперечных размеров, Длина секций 2,3,4 одинакова. Первая секция 1 центрального электрода имеет длину вдвое меньшую, чем последующие. Между кор- 30. пусом 5 и секциями 2,3,4 центрального электрода расположены одинаковые промежуточные электроды 6,7,8. В начале секции 1 центрального электрода мелинду секцией и корпусом установлен коммутатор 9. Коммутаторы 10,11„12 установлены между корпусом S H промежуточными электродами 6,7,8, в центральной части промежуточных электродов. Выход генератора — конец секции

4 центрального электрода — отделен от нагрузки 13 коммутатором 14. Промежуточные электроды 6,7,8 и центральный электрод (секции 1-4) подсоединены к источнику питания 15. 45

Коммутаторы 9,10,11,12,14 подсоединены к устройству синхронизации 16, Генератор работает следующим образом.

После зарядки центрального (секции 1-4).и промежуточного электродов

6-8 от источника питания 15 сигналом от устройства синхронизации инициируется срабатывание коммутаторов 9.

После срабатывания коммутаторов 9

55 в ликии, образованной внешним корпусом 5 и секцией 1 центрального электрода, возбуждается волна с амплитудой, равной половине напряжения эа4 рядки центрального электрода. В точке перехода первой секции центрального электрода во вторую, при условии, что волновые сопротивления линий,образованнык первой секцией центрального э,пектрода и корпусом и корпусом и промежуточным электродом б, равны между собой и равны половине волнового сопротивления линии секция 2 центрального электрода — промежуточный электрод 6 в последнюю переходит

1 волна с амплитудой, равной напряжеI нию зарядки. Поскольку длина первой секции центрального электрода равна половике длины промежуточного электрода - расстоянию от края промежуточного электрода 6 до коммутатора !

О, которые расположены в середине промежуточного электрода б,-через время ЗТ, где Т вЂ” время пробега электромагнитного импульса по линии первая секция центрального электродакорпус, вся энергия, запасенная во время зарядки в линиях первая сек-. ция центрального электрода — корпус и в половине линии промежуточный электрод — корпус, переходит в энергию импульса, распространяющегося по линии промежуточный электрод бвторая секция центрального электрода. Коммутаторы 10 срабатывают через время 27 после срабатывания коммутаторов 9 и не влияют на процессы формирования импульса, описанные выше.

Через время Т после срабатывания коммутаторов 10 к точке перехода вторая секция центрального электрода — третья секция центрального электрода подходит фронт импульса, распростраt няющегося по линии промеужточный электрод б - вторая секция центрального электрода, и фронт импульса, сформированного в линии промежуточный электрод б — корпус после срабатывания коммутаторов 10.Вся энергия, sanaсенная в электродах между коммутаторами 10 и 11, переходит в энергию импульса, распространяющегося по линии промежуточный электрод 7 — третья секция центрального электрода, прибавившись к энергии импульса, сформированного в линии промежуточный электрод 6 — вторая секция центрального электрода при условии, что волновые сопротивления линий, образованных промежуточными электродами 6 и 7 и корпусом, равны межд ч собой, а волновое сопротивление линии промежуточный

1499709

15

55 электрод 7 — секция центрального электрода 3 равно сумме волновых сопротивлений трех остальных линий, подходящих к стыку второй и третьей секций центрального электрода. Кроме согласования волновых сопротивлений для полной передачи энергии, запасен ной в электродных промежутках в энергию импульса, необходимо согласование размеров электродов и длитель-. ности импульса, а именно: поскольку длительность импульса равна 2Т, длины промежуточных электродов 6 и 7 от коммутаторов 10 и 11 соответст- венно должны быть равны сТ, где с— скорость электромагнитного импульса, в среде, заполняющей межэлектродные промежутки в генераторе. Условия, ., возникающие на последующих стыках электродов генератора, аналогичны рассмотренным выше, Таким образом, волновые сопротивления линий, образованных секциями центрального электрода и промежуточными электродами, равны последовательно 2R(n-1), т.е, 2R, 4Е, 6R, где R — волновое сопротивление линий, образованных проме- жуточными электродами и корпусом или первой секцией центрального электрода и корпусом. Длины линий, в которых накапливается энергия при заряд. ке, должны быть равны, и, следовательно, должны быть равны длине соответствующих электродов; поскольку промежуточные электроды составляют две такие линии, обеспечивающие формирование импульса на разНых стыках электродов, их длина должна быть вдвое больше длины первой секции центрального электрода. Длина линий промежуточный электрод — секция центрального электрода равна 2сТ, что обеспечивает надлежащую задержку импульса при его распространении от одного стыка электродов до последующего.

Нагрузка 13 согласована с генератором, если ее сопротивление составит

7R. Амплитуда напряжения на нагрузке .составит 7/2U, где U — напряжение зарядки центрального электрода и промежуточных электродов.

Коммутатор 14 необходим для отделения нагрузки от генератора на время зарядки центрального электрода и формирования импульса.

Выполнение требования согласования волновых сопротивлений и длин электродов является необходимым условием эффективной работы генеряторя.

Линии, образовянные первой секцией центрального электродя и корпусом и промежуточными электродями н корпусом, участвуют в накоплении энергии во время зарядки и в формировании импульса, Линии, образованные второй и последующими секциями центряльногo электрода H соответствующими промежуточными электродами, обеспечивают передачу импульса по генератору к нагрузке.

Формула изобретения

Многоступенчатый генератор высоковольтных импульсов, содержащий корпус, центральный электрод нз секций разных сечений, заряжаемые промежуточные электроды одинаковой длины, соответствующей длине секции центрального электрода, расположенные

25 MeK+Y коРпУсом и t(eH TPRJI1>HhN тродом, присоединенные к источнику зарядки, второй вывод которого подсоединен к корпусу, и коммутаторы, установленные между корпусом и промежуточными .электродами, присоединенные к устройству синхронизации, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения КПД, промежуточные электроды размещены между второй и последующими секциями центрального электрода и корпусом, первая секция центрального электрода имеет длину вдвое меньшую, чем последующие секции центрального электрода, имеющие

40 одинаковую длину, центральный электрод присоединен к источнику зарядки, коммутаторы установлены в центральной части промежуточных электродов, на краю первой секции централь45 ного электрода между корпусом и центральным электродом и между централь" ным электродом и нагрузкой, причем поперечные размеры секций центрального электрода, промежуточных электродов и корпуса тякояы, что волновые

50 сопротивления линий, обрязовянных первой секцией центряльного электрода и корпусом и промежуточными электродами и корпусом равны, а волновые сопротивления линий, обря зовянных второй и последующими секциямн центрального электрода и соответствующими промежуточным l э I с : трелями ра вны

2R(n-1), 1499709!

Составитель Д,Новичков

Техред И. Дидык Корректор Н Борисова

««««««« «« «ЭВ«ЮВВ В««««

Редактор Л,Волкова

«« « ЮФВ В%В «

Заказ 4345 Тираж 665 Подписное

ВНИИПК Государственного комйтета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,!01 где и - номер секции центрального электрода;

R - волновое сопротивление линий, обраэованнйх первой секцией центрального электрода и корпусом или промежуточньзчи электродами и корпусом,