Многокаскадный генератор импульсных напряжений

 

ЕСОЮЭЧФР

„;;„,450327 опислни Й

ЙЗОБРЕТЕЙ ЙЯ

Сваа Советских

Оациалистнческик

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.01.73 (21) 1879898/26-9 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.11.74. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 25.06.75 (51) М. Кл. Н 03k 3/53

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.373.4 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Б. Герасимов (71) Заявитель (54) МНОГОКАСКАДНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЪСНЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ (n -+- I) (2n + 1) 6

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники.

Известные многокаскадные генераторы импульсных напряжений, содержащие последовательную цепочку из fl бифилярных разделительных дросселей, к входу которой подключены источник питания через общий коммутатор и защитный разрядник через резистор, индуктивные накопители, разрядники и нагрузку, имеют недостаточную импульсную мощность и низкую надежность.

В целях повышения импульсной мощности и надежности в предлагаемом генераторе между выходными клеммами бифилярных дросселей включены и индуктивных накопителей, между разноименными концами которых включены разрядники, образующие совместно с индуктивными накопителями и нагрузкой последовательную цепь.

На чертеже приведена принципиальная схема многокаскадного генератора импульсных напряжений.

Генератор содержит и индуктивных накопителей 1, зарядные бифилярные дроссели 2, коммутатор 3, разрядники 4, защитный разрядник 5 с резистором 6, источник питания 7 и нагрузку 8.

Когда коммутатор замкнут и источник питания подключен к каскадно соединенным индуктивным накопителям, происходит накопление энергии в магнитном поле индуктивных накопителей. Величина токов по обмоткам и дросселей 2 определяется рядом

I„, 2I„, ., (n. — 1), 1н где 1„— ток накачки. Для эффективной работы генератора необходимо, чтобы основная доля накопленной энергии была сосредоточена в накопителях.

10 где 1„— индуктивность накопителя, I-6m@ — индуктивность бифилярного включе15 ния одного дросселя.

Энергия, накопленная в магнитном поле индуктивных накопителей и в полях рассеяния зарядных дросселей, перебрасывается в на20 грузку 8. Начало процесса формирования высоковольтного импульса на нагрузке совпадает по времени с размыканием коммутатора 3.

Если коммутатор разрывает зарядную цепь мгновенно, то за счет перехода энергии маг25 нитного поля в энергию электрического поля на входных зажимах 9 возникает падающая волна напряжения U„, равная

3 где р — волновое сопротивление длинной линии, образованной бифилярными шинами обмоток дросселей, С, — межобмоточная емкость дросселя. Волна У распространяясь вдоль обмоток дросселей, образующих непрерывную линию, неизбежно вызывает пробой всех разрядников 4. Срабатывание первых разрядников форсирует запуск остальных, поскольку импульсные напряжения на первых каскадах последовательно складываются, создавая перенапряжения в непробившихся разрядниках. По окончании коммутации разрядников 4 индуктивные накопители и подключенные параллельно к ним и участков длинной линии соединены последовательно с активной нагрузкой R образуя замкнутую разрядную цепь, в которой рассеивается запасенная ранее энергия. В основном эта энергия выделяется в виде высоковольтного импульса на нагрузке при условии, если индуктивность дросселя значительно больше индуктивности накопителя. Под индуктивностью дросселя понимается нескомпенсированная индуктивность одной из его бифилярных обмоток. Выходное напряжение генератора равномерно распределено по и каскадам суммирования.

Таким образом, генератор обеспечивает на выходных зажимах 9 п-кратное умножение входного напряжения, приложенного к общему коммутатору 3.

Для получения высокого к.п.д. разрядной цепи генератора индуктивность дросселя должна быть существенно больше индуктивности накопителя. Если индуктивность внешней нагрузочной цепи L,„ïðåïÿòñòâóåò мгновенному перебросу тока накачки 1„в нагрузку 8, то подбором величины межобмоточной емкости

С,q можно устранить коммутационные перенапряжения в элементах конструкции генератора, обеспечить равномерное деление выходного напряжения по каскадам во время раз450327

Предмет изобретения

Многокаскадный генератор импульсных напряжений, содержащий последовательную цепочку из и бифилярных разделительных дросселей, к входу которой подключены источник питания через общий коммутатор и защитный разрядник через резистор, индуктивные накопители, разрядники и нагрузку, отличаюшийся тем, что, с целью повышения его импульсной мощности и надежности, между выходными клеммами бифилярных дросселей включены и индуктивных накопителей, между разноименными концами которых включены разрядники, образующие совместно с индуктивными накопителями и нагрузкой последовательную цепь.

40 мыкания зарядной цепи коммутатором 3. Для этого необходимо выполнить условие

2-й С, (1.,+Е (и+1)(2п+1)) вн.;6

Все каскады генератора эффективно защищены от аварийных перенапряжений при обрыве нагрузочной цепи или коротком замыкании нагрузки с помощью защитного разряд10 ника 5, подключенного к резистору 6 на выходе генератора. Это объясняется тем, что бифилярные обмотки дросселей образуют низ ° коомную линию. По всей длине низкоомной линии невозможны значительные перенапря15 жения, если она защищена хотя бы в одном месте. Предполагается, что конструкция генератора такова, что паразитная емкость любого каскада на землю значительно меньше межобмоточной емкости бифилярного дроссе20 ля. Таким образом, применение бифилярных дросселей с большой межобмоточной емкостью устраняет в генераторе коммутационные перенапряжения, а также обеспечивает защиту от перенапряжений в аварийных режимах.

4б0327

Составитель А. Туляков

Техред Г. Дворина

Редактор Т. Юрчнкова

Корректор Т. Гревцова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1112 20 Изд. № 1227 Тираж 811 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д, 4/5