Генератор импульсов тока

 

Генератор импульсов тока относится к импульсной энергетике и может использоваться для создания электрических разрядов в сплошной среде. Сущность изобретения: устройство содержит источник 1 тока, замыкающий коммутатор 2, корпус 3, электроды 4,5, токоввод 6, электровзрывной размыкатель 7, диэлектрическое основание 8, индуктивный накопитель 9, диэлектрик 10, короткозамкнутый виток 11, диэлектрик 12, межэлектродный промежуток 13.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОЦиАлистИческих

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 К 3/53

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846331/21 (22) 02.07.90 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР (72) К,В.Дубовенко (56) Ананьев Ю.А. и др. Питание импульсных газонапопнеиных ламп от индуктивных накопителей энергии, Журнал технической физики, 1971, т. 41, М 2, с. 376-380.

Авторское свидетельство СССР

М 664282, кл. Н 03 К 3/53, 1977, !

Ж 1774473 А1 (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛ6СОВ ТОКА (57) Генератор импульсов тока относится к импульсной энергетике и может использоваться для создания электрических разрядов в сплошной среде. Сущность изобретения: устройство содержит источник 1 тока, замыкающий коммутатор 2, корпус 3, электроды 4,5, токоввод 6, электровзрывной раэмыкатель 7, диэлектрическое основание 8, индуктивный накопитель 9, диэлектрик 10, короткозамкнутый виток 11, диэлектрик 12, межэлектродный промежуток 13. 2 ил.

1774473 тл=д/v

10

n = (L> - h, L)/Lz, Изобретение относится к импульсной энергетике и электротехнике, в частности к устройствам для формирования мощных высоковольтных импульсов в нагрузке, и может быть использовано для создания электрических разрядов в сплошной среде, Целью изобретения является увеличение мощности разряда и КПД устройства.

На фиг. 1 схематично изображен генератор импульсов тока в разрезе; на фиг, 2— показано сечение А-А на фиг. 1.

Генератор импульсов тока содержит источник 1 тока, замыкающий коммутатор 2, корпус 3, электроды 4 и 5, токоввод б. Между электродами 4, 5 расположен электрически контактирующий с ними электровзрывной размыкатель 7, представляющий собой металлический проводник в виде полого тонкостенного цилиндра, расположенного на диэлектрическом основании 8. Соосно с 20 электровзрывным размыкателем 7 установлен индуктивный накопитель 9 в виде многовиткового соленоида, расположенного в пазах диэлектрика 10. Между электровзрывным размыкателем 7 и индуктивным 25 накопителем 9 с зазорами установлен короткозамкнутый виток 11, имеющий вид тонкостенного металлического цилиндра, разрезанного по образующей и свернутого внахлест. Зазор между электровзрывным. 30 размыкателем 7 и короткозамкнутым витком 11 заполнен диэлектриком 12, Параллельно индуктивному накопителю включена ветвь нагрузки, содержащая рабочий межэлектродный промежуток 13. 35

Предлагаемое устройство работает следу>ощим образом.

При срабатывании замыкающего коммутатора 2 начинается накопление магнитной энергии индуктивным накопителем 9 от 40 источника 1 тока по цепи накачки, образованной источником 1 тока, замыкающим коммутатором 2, электродом 5, электровзрывным размыкателем 7, электродом 4, индуктивным накопителем 9, токовводом 6. 45

Быстрое выделение электрической энергии в размыкателе 7 приводит и его электрическому взрыву, причем длительность процесса до взрыва и время коммутации определяются размерами размыкателя и 50 материалом, из которого он изготовлен.

В результате возникающего при обрыве тока перенапряжения осуществляются пробой рабочего межэлектродного промежутка

13 и перекл>очение тока в ветвь нагрузки из 55 цепи накачки. Одновременно в результате электрического взрыва размыкателя 7 формируется цилиндрическая ударная волна, распространяющаяся в диэлектрике 12. По достижении ударной волной короткозамкнутого витка 11 он начинает движение в ъ зазоре к виткам индуктивного накопителя 9 и достигает их за время где д — величина зазора; v — средняя скорость движения короткозамкнутого витка.

Конструкция короткозамкнутого витка

11, имеющего разрез боковой цилиндрической поверхности и свернутого внахлест, позволяет за счет малой жесткости уменьшить скачки в значениях изменяющейся индуктивности при возможной в реальных условиях неодновременности замыкания витков индуктивного накопителя 9 из-за некоторой асимметрии распределения магнитного поля и наличия зксцентриситета коаксиально установленных индуктивного накопителя 9, электровзрывного размыкателя 7 и кораткозамкнутого витка 11. В данном случае укаэанное уменьшение жесткости цилиндрической конструкции короткозамкнутого витка 11 обеспечивает резкое снижение возникающих в нем упругих напряжений при неоднородном воздействии на него пондеромоторных сил, а следовательно, препятствует скачкообразному изменени>о поверхности контакта между короткозамкнутым витком 11 и индуктивным накопителем 9.

При этом доля энергии, диссипированной в злектровзрывном размыкателе 7 и обращенной в кинетическую энергию движения диэлектрика 12 и короткозамкнутого витка 11, частично преобразуется в магнитную энергию индуктивного накопителя 9 (то есть возвращается в разрядный контур) при выполнении механической работы, осуществляемой короткозамкнутым витком 11 по преодолению пондеромоторных сил, препятствующих уменьшению индуктивности индуктивного накопителя. Этим и обеспечивается повышение КПД устройства, За время замыкания витков индуктивность индуктивного накопителя 9 уменьшается в и раз; где 41 — индуктивность накопителя 9 до замыкания его витков; AL — вносимая индуктивность, учитывающая экранирование индуктивного накопителя 9 короткозамкнутым витком 11; Lz — индуктивность накопителя 9 после замыкания его витков.

В выражении (1) индуктивность имеющего форму соленоида индуктивного нако1774473

2л

ЛL — — -2Р щ2RooF, пителя до замыкания его витков определяется выражением где po — магнитная постоянная; а — число витков индуктивного накопителя; d — его диаметр; Ф- коэффициент, значение которого зависит от отношения длины соленоида к его диаметру.

Вносимая индуктивность, обусловленная экранированием индуктивного накопителя 9 находящимся внутри него короткозамкнутым витком 11, равна где Ro- средний радиус индуктивного накопителя; F — коэффициент, значение которого зависит от отношения радиуса R короткозамкнутого витка 11 к среднему радиусу R индуктивного накопителя 9, а также отношения длины индуктивного накопителя 9 к его среднему радиусу Ro, После замыкания витков индуктивного накопителя 9 ток протекает по контактирующему с ним короткоэамкнутому витку 11, форма которого остается близкой форме полого цилиндра, Поэтому значение Lz определяется выражением где l1 — длина короткоэамкнутого витка 11;

5 R — его внешний радиус; c — величина, зависящая от отношения внутреннего и внешнего радиусов короткозамкнутого витка 11, Таким образом, уменьшение индуктивности индуктивного накопителя 9 при заМы10 кании его витков приводит к уменьшению постоянной времени и, следовательно, увеличению мощности разряда.

Формула изобретения

Генератор импульсов тока, содержащий

15 электрически соединенные последовательно источник питающего тока, замыкающий коммутатор, индуктивный накопитель и коаксиально ему расположенный злектровзрывной коммутатор, а также подключенную к индук20 тивному накопителю нагрузку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения мощности разряда и КПД устройства, между индуктивным накопителем, выполненным в виде соленоида, и размыкающим коммута25 тором, имеющим вид тонкостенного полого металлического цилиндра, введен короткоэамкнутый виток, представляющий -обой разрезанный по образующей полый проводящий тонкостенный цилиндр, свернутый

30 внахлест и отдаленный от размыкающего коммутатора и от индуктивного накопителя соответственно диэлектриком и зазором.