Патент ссср 826557

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ изоы атанио

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()826557 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.08.79 (21) 2814383/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Н 03 К 3/53

Геаударстееииый кемитет до делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.04.81. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 05.05.81 (53) УДК 621.373..2 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. А. Абрамян, Ш. А. Аманов, P. Г. Зайну

С. Д. Исамухамедов, Г. Д. Кулешов, А. А. К и Н. Хамидов

: С .. :- .::: .: 1

) .I 1 т

Институт высоких температур АН СССР и И электроники им. У. А. Арифова АН Узбекск

Фаъ у..., P"-"

t (71) Заявители (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к технике генерирования мощных импульсов напряжения, в частности, к генераторам импульсов высокого напряжения (ГИН), и может быть использовано при разработке источников питания импульсных ускорителей заряженных частиц прямого действия, при разработке высоковольтной испытательной аппаратуры и т.д.

Известен генератор импульсов высокого напряжения, содержащий конденсаторы, разрядники и зарядные резисторы, соединенные по схеме Аркадьева-Маркса, который построен на принципе параллельного заряда многих конденсаторов с последующим переключением их для разряда с помошью искровых разрядников последовательно (11.

Недостатком этого генератора являются большие габариты и малый коэффициент использования строительного объема помещения (0,08 кДж/м — 3,5 кДж/м ), вследствие расположения накопительных конденсаторов в помещении, на воздухе, либо в изоляционных корпусах, заполненных маслом с выводом напряжения на воздух. Кроме того, такая конструкция обладает большой индуктивностью вследствие значительных габаритов и большой протяженности линии генератор-нагрузка.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор импульсов высокого напряжения, содержащий высоковольтный вывод, секционированные накопительные и пусковые конденсаторы, зарядные резисторы и разрядники, размешенные на изоляционных опорах в цилиндрическом металлическом корпусе, заполненном трансформаторным маслом (2).

Недостатками известного устройства являются значительные габариты и сравнительно высокая индуктивность линии генератор-нагрузка. Эти недостатки вызваны несовершенством конструкции секций накопительных конденсаторов, узлов крепления секций на изоляционных опорах, выполненных в виде подвесок. Использование в качестве электроизоляционной среды трансформаторного масла, в свою очередь, дополнительно щ увеличивает зазоры между разнопотенциальными элементами конструкции устройства и его корпусом. Это, кроме того, снижает коэффициент использования объема помещения.

826557

Цель изобретения — уменьшение габаритов и индуктивности линии генератор-нагрузка.

Указанная цель достигается тем, что в генераторе импульсов высокого напряжения, содержащем высоковольтный вывод, секционированные накопительные и пусковые конденсаторы, зарядные резисторы и разрядники, размещенные на изоляционных опорах в цилиндрическом корпусе, заполненном электроизоляционной средой, секции накопительных конденсаторов выполнены в виде дисков, коаксиальных корпусу и охваченных по периферии потенциальными кольцами, имеющими разрыв и переменную кривизну в области крепления секций к изоляционным опорам, причем потенциальные кольца размещены вдоль секций с переменным шагом, уменьшающимся к высоковольтному выводу, а пусковые конденсаторы выполнены в виде взаимоизолированных металлических дисков, закрепленных друг напротив друга на секциях параллельно их торцам.

На фиг. 1 представлен генератор импульсов высокого напряжения (ГИН), конструктивная схема; на фиг. 2 — генератор, поперечный разрез.

Генератор импульсов высокого напряжения содержит накопительные конденсаторы 1, разбитые на секции 2 и соединенные внутри секций параллельно. Секции 2 выполнены в форме дисков, которые охвачены токопроводящими потенциальными кольцами 3. З0

Каркас секций, несущий механическую нагрузку, выполнен металлическим и облицован изоляционными опорами 4, исключающими пробой между каркасом секций и выводами накопительных конденсаторов 1. Такая конструкция каркаса обеспечивает жесткость секций 2,и постоянство главного электроизолирующего зазора. Кольца 3 экранируют элементы конструкции секций генератора от цилиндрического корпуса 5, в котором они располагаются. Кольца 3 имеют 40 форму окружностей, аксиально расположенHh1x по отношению к корпусу 5. В месте крепления секций 2 к изоляционным опорам, выполненным в виде подвесок 6, потенциальные кольца 3 имеют разрыв и переменную кривизну для уменьшения напряженности 4> электрического поля в зоне крепления секции 2 к изоляционным подвескам 6. Вдоль секций кольца 3 расположены с переменным шагом, уменьшающимся в направлении к высоковольтному выводу 7. Так как на50 пряжение в генераторе возрастает в направлении высоковольтного вывода, то в этом же направлении возрастает и напряженность электрического поля в промежутке между кольцами 3 и корпусом 5, поэтому по мере возрастания потенциала вдоль генератора требуется более тщательная экранировка элементов конструкции генератора,,которую вы пол няют токоведущие кольца 3. Между

4 секциями 2 расположены пусковые конденсаторы 8, выполненные с целью сокращения габаритов в виде дисков с изоляционными прокладками между ними, причем для увеличения электрической прочности диаметр изоляционных прокладок на 20 — ЗОО/О больше диаметра металлических дисков. Плоскости дисков расположены параллельно торцам накопительных секций и укреплены встречно на этих секциях.

Пусковые конденсаторы 8 подключены к пусковому устройству 9 и через систему резисторов !0 к управляемым разрядникам 11.

На копительные конденсаторы 1 подключены к источнику 12 постоянного напряжения через зарядные резисторы 13, выполненные в виде трубок с изоляционными стенками и введенными внутрь электродами 14. Пространство корпуса, в котором расположен генератор импульсов высокого напряжения, должно быть заполнено элегазом SFq либо смесью газов Nq, SFg под давлением от 5 до 15 атм. Это позволяет существенно сократить зазоры между элементами конструкции генератора и корпусом, в котором он располагается, что значительно уменьшает магнитный объем системы генератор-нагрузка и, кроме того, уменьшает габариты самого генератора.

Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом.

Накопительные конденсаторы 1 от источника 12 постоянного напряжения через зарядные резисторы 13 заряжаются при параллельном соединении их до номинального напряжения. Затем конденсаторы 1 с помощью пусковых конденсаторов 8, подключенных к пусковому устройству 9, разряжаются при последовательном соединении через разрядники 11 за весьма короткий промежуток времени (1Π— 10 с). При этом на выходе генератора напряжение повышается пропорционально количеству последовательно соединенных секций. Это напряжение подается, например, высоковольтным выводом 7 на нагрузку. В качестве нагрузки может быть использован ускоритель электронов прямого действия.

Выполнение устройства соглас.о данному изобретению позволяет уменьшить габариты генератора импульсов высокого напряжения более, чем в 10 раз при у еличении коэффициента строительного объема помещения с 3,5 кДж/м, характерных для лучших известных ГИН до 25 — 30 кДж/м .

Это обстоятельство существенно сокращает строительные объемы помещения. Для размещения генератора на параметры МВ и запасенную энергию -500 кДж/в существующих конструкциях потребуется помещение объемом примерно 10 тыс.мз, в то время, как предлагаемый ГИН можно разместить в помещении объемом 100 — 150 м .

826557

Формула изобретения

Риг 1

Составитель В. Казаков

Редактор А. Власенко Техред А. Бойкас Корректор H. Стен

Заказ 2534/78 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий высоковольтный вывод, секционированные накопительные н пусковые конденсаторы, зарядные резисторы и разрядники, размещенные на изоляционных опорах в цилиндрическом корпусе, заполненном электроизоля ционной средой, отли чающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и индуктивности линии генератор-нагрузка, секции накопительных конденсаторов выполнен в виде дисков, коаксиальных корпусу и охваченных по периферии потенциальными кольцами, имеющими разрыв и переменную кривизну в области крепления секций к изоляционным опорам, причем потенциальные кольца размещены вдоль секций с переменным шагом, уменьшающимся к высоковольтному выводу, а пусковые конденсаторы выполнены в виде взаимноизолированных металлических дисков, закрепленных друг напротив друга на секциях параллельно их торцам.

Источники информации, принятые во BHnмание при экспертизе

1. Смирнов С. М., Терентьев П. В. Генераторы импульсов высокого напряжения.

M.— Ë., «Энергия», 1964, с. 20.

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