Патент ссср 826556

 

О Л И С А Н И Е ()82655в

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Респубпнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.11.79 (21) 2836147/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 03 К 3/53

Гееударетееелмй кемитет

СССР ле делам лэебретекий и еткрытлй

Опубликовано 30.04.81. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 05.05.81 (53) УДК 621.3! 9..53 (088.8) Б. А. Абрамян, Г. Д. Кулешов, А. А. Курков

Н. Хамидов, P. Г. Зайнулин, А. С. Кудратилла

Л. М. Гаппаров и Ш. М. Камалов

Институт высоких температур АН СССР, Инсти электроники им. У. А. Арифова АН Узбекской

Узбекистанский научно-исследовательский институт электроники и автоматики (72) Авторы изобретення (71) Заввмтели (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к технике генерирования мощных импульсов напряжения и может быть использовано при разработке источников питания импульсных ускорителей заряженных частиц прямого действия и высоковольтной испытательной аппаратуры.

Известен генератор импульсов высокого напряжения, содержащий конденсаторы, разрядники и зарядные резисторы, соединенные по схеме Аркадьева-Маркса по принципу параллельной зарядки многих конденсаторов с последующим переключением их с помощью искровых разрядников последовательно (1).

Недостатки известного генератора заключаются в больших габаритах вследствие расположения накопительных конденсаторов на воздухе, в помещении, либо в изоляцирнных корпусах, заполненных маслом, с выводом напряжения на воздух, а также в малой надежности вследствие искажения электрического поля в зоне опорных изоляционных конструкций из-за накопления неконтролируемого электростатического заряда, что приводит к пробоям по поверхности опорных изоляционных конструкций.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор импульсов высокого напряжения, содержащий секционированные накопительные конденсаторы, охваченные по периферии электроститческими экранами и размещенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой-трансформаторным маслом, на изоляционных подвесках в виде пластин (2).

Однако у известного устройства малая

1О надежность вследствие повышения напряженности электрического поля в зоне подвески секций накопительных батарей. Повышение напряженности электрического поля происходит из-за накопления неконтролируемого электростатического заряда на боль-, ших поверхностях плоских подвесок, что приводит к искажению электрического поля, а следовательно, к повышению напряженности и к пробою.

Цель изобретения — повышение надежности генератора путем уменьшения электростатического заряда,— накопленного на поверхностях изоляционных подвесок.

Цель достигается тем, что предлагаемый. генератор импульсов высокого напряжения, 826556

55 содержащий секционированные накопительные конденсаторы, охваченные по периферии электростатическИми экранами и размещенные в корпусе на изоляционных подвесках, выполненных в виде цилиндрических стержней, нижние концы которых расположены в разрыве между электростатическими экранами в углублениях между каркасами конденсаторов и экранами на равном расстоянии от оси симметрии и на расстоянии 5 — 100 диаметров стержней друг от друга.

Так как поверхность подвесок, выполненных в виде цилиндрических стержней, мала, неконтролируемое накопление электростатического заряда на поверхности изоляционных подвесок незначительно и практически не искажает картину электрического поля в зоне подвесок, что повышает надежность данной конструкции.

Расположение изоляционных стержней на равном расстоянии от оси симметрии в разрыве между экранами необходимо для исключения взаимного влияния наканливаемых на их поверхностях зарядов. Кроме того, предлагаемое расположение стержней обеспечивает жесткость конструкции относительно вертикальной оси.

Расположение стержней друг от друга на расстоянии, меньшем 5d, нецелесообразно, так к".к приводит к неконтролируемому увеличению напряженности электрического поля в этой области, что снижает надежность устройства. При расстоянии, большем

100с1, влияние электростатических зарядов не сказывается, однако расстояние больше

100d нецелесообразно с конструктивной точки зрения.

На фиг. 1 изображен описываемый генератор, поперечный разрез; на фиг. 2 секция накопительных конденсаторов, вид сверху.

Генератор импульсов высокого напряжения содержит накопительные конденсаторы

1, разбитые на секции и соединенные внутри секций параллельно. Секции выполнены в виде дисков, которые охвачены токопроводящими потенциальными электростатическими экранами 2 в виде колец с разрывами

3. В месте разрыва каждого экрана 2 и сочленения его с каркасом накопительного конденсатора 1 образуется углубление 4. Каркас секций, несущий механическую нагрузку, выполнен металлическим и облицован изоляционными пластинами 5, исключающими пробой между каркасом секций и выводами накопительных конденсаторов 1. Такая конструкция каркаса обеспечивает жесткость секций и постоянство главного электроизолирующего зазора 6. Электростатические экраны 2 экранируют элементы конструкции секций генератора от цилиндрического корпуса 7, в котором они расположены.

Каждая секция накопительных конденсаторов 1 подвешена к корпусу 7 с помощью подвесок — двух цилиндрических стержней

4

8, выполненных из изоляционного материала.

Нижние концы подвесок — стержней 8 расположены в разрыве между экранами по обе стороны от оси симметрии 9 в плоскостях 10, проходящих между двумя экранами 2, прилежащими к торцам секции.

Расположение стержней в плане (фиг. 2) относительно оси симметрии 9 в разрыве 3 зависит от конкретного, значения разности потенциалов между корпусом 7 и экранами

2 и их взаимного расположения.

Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом.

Предварительно заряженные накопительные конденсаторы 1 разряжаются с помощью искровых разрядников (на чертеже не показаны) при последовательном соединении за короткий промежуток времени (10 —

10 с). При этом на выходе генератора напряжение повышаетСя пропорционально количеству последовательно соединенных секций генератора. Это напряжение затем подается на нагрузку, например, на ускоритель заряженных частиц прямого действия.

Электрическая прочность генератора при этом обеспе ивается за счет выбора главного электроизолирующего зазора 6, оптимального для выбранного изоляционного заполнителя корпуса 7 и оптимальной длины изоляционных цилиндрических стержней 8.

Ввиду малой величины поверхности цилиндрических стержней 8 неконтролируемое накопление электростатического заряда на поверхности их незначительно и -практически не искажает картину электрического поля в зоне стержней, что повышает надежность устройства. Кроме того, если стержни 8 выполнять из материала с заданной объемной проводимостью (P„= 104 — 10 Ом см) то накопления электростатического заряда вообще не происходит. В этом случае электрическая прочность генератора определяется чисто расчетным путем, т. е. выбором главного электроизолирующего зазора и длины стержней 8.

Поверхность изоляционных стержней 8 в предложенном техническом решении уменьшена по сравнению с известными высоковольтными опорами в 30 — 50 раз, что уменьшает вероятностЬ накопления неконтролируемого электростатического заряда.

Предлагаемая конструкция подвесок сокращает их длину на 30 — 40О/р, что позволит уменьшить габариты корпуса ГПНа на 10—

15 /, а следовательно, и расход металла, трудоемкость изготовления, объем помещения.

Формула изобретения

Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий секционированные накопительные конденсаторы, охваченные по периферии электростатическими экранами и размещенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, на изоляционных подвесках, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности генератора, подвески выполнены в виде цилиндрических стержней, нижние концы которых расположены в разрыве между электростатическими экранами в углублениях между каркасами конденсаторов и экранами на равном расстоя826556

6 нии от оси симметрии и на расстоянии 5 — 100 диаметров стержней друг от друга.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов С. M., Терентьев П. В. Генераторы импульсов высокого напряжения, M.-Л., «Энергия», 1964, с. 20.

2. Martin ТН. IEEE, Trams on Nucl Sci, № 5-20, № 3, June 1973, р. 289 (прототип).

Составитель В. Ермаков

Редактор И. Марголис Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 2534/78 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4