Генератор импульсов высокого напряжения

 

E.À.Àáðàìÿí, III.Àèàíîâ, О.А.Вартеванян, Г.!Д.Кулешов, А.А.Курков и Н.Хамидов (72) Авторы изобретения

Институт высоких температур АН СССР и Институт электроники им. У.А,Арифова АН Узбекской ССР (7l ) Заявители (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к технике генерирования мощных импульсов напряжения, в частности к генератору импульсов высокого напряжения, и может быть использовано при разработке источников питания импульсных ускорителей заряженных частиц прямого действия, а также при разработке высоковольтной испытательной аппаратуры.

Известен генератор импульсов высокого напряжения, содержащий конденсаторы, разрядники н зарядные резисторы, соединенные по схеме Аркадьева-Маркса. Этот генератор постро15 ен на принципе параллельной зарядки многих конденсаторов с последующим; переключением их с помощью искровых разрядников последовательно fl,, 1

Недостаток этого генератора— трудность обеспечения стабильного saжигания и одновременного включения искровых разрядников. Кроме того, . при пуске генератора зарядная цепь оказывается подключенной к его выходу и представляет дополнительную нагрузку для генератора, что приводит к снижению КПД генератора и его надежности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор импульсов высокого напряжения, содержащий накопительные конденсаторы с искровыми разрядниками в каждой ступени генератора и зарядные резисторы, .выполненные в виде газонаполненных камер со встроенными электродами и элементами управления давлением газа, пусковые конденсаторы и высоковольтный вывод, расположенные в корпусе, заполненном электроиэоляционной средой $2).

Недостаток известного устройства — низкая надежность, обусловленная трудностью обеспечения стабильного зажигания газонаполненных камер и одновременно включения искровых разрядников. При работе генератора

89483

f0 в режиме относительно длительных

-Э импульсов, т,е. при 10 с и более, может наблюдаться преждевременное гашение искры в разряднике из-за отсутствия управления искровыми разрядниками. При наличии управления разрядниками необходимо включение делителей напряжения параллельно накопительным конденсаторам для поддержания потенциала на заданном уров- 10 не на управляемом электроде. Это сводит на нет основное преимущество применения газонаполненных зарядных резисторов — уменьшение величины разряда емкости накопительных конденсаторов через цепи заряда и управления разрядниками.

Цель изобретения — повышение надежности генератора за счет обеспечения стабильности зажигания газонаполненных зарядных резисторов и управления синхронностью включения разрядников при одновременном уменьшении разряда накопительных конденсаторов через цепь управления разрядниками. уу

Поставленная цель достигается тем, что генератор импульсов высокого напряжения, содержащий накопительные конденсаторы с искровыми разрядниками в каждой ступени генератора и зарядные резисторы, выполненные в виде газонанолненных камер со встроенными электродами и элементами управления давлением газа, пусковые конденсаторы и высоковольтный вывод, расположен33 ные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, снабжен дополнительным зарядным резистором, со встроенными электродами два крайних электрода которого подсоединены че40 рез два регулируемых резистора к крайним электродам двух других зарядных резисторов, расположенным на высоковольтном и низковольтном их концах, а остальные электроды через

45 емкостно-индуктивный контур с малым декрементом затухания подсоединены к электродам искрового разрядника.

Эти контуры совместно с пусковыми конденсаторами образуют общую цепь одновременного пуска и длительного включения всех искровых разрядников.

Дополнительный резистор со встроенными в него электродами, емкостя— ми и индуктивностями образует систему колебательных контуров, подсоединенных к электродам разрядника. Ве. личины индуктивностей и емкостей конденсаторов подбираются таким образом, чтобы постоянная времени каждого контура была меньше длительности импульса генератора и больше времени рекомбинации ионов в разряднике, что позволяет длительно удерживать во включенном состоянии все разрядники генератора. Это увеличивает надежность генератора, особенно когда длительность выходцы"< имЯ пульсов превышает 10 "с.

Па чертеже представлена принципиальная электрическая схема генератора.

Генератор импульсов высокого напряжения содержит конденсаторы I =I— ! =3, соединенные последовательно через искровые разрядники 2=1-2=3 с управляющими электродами 3 =1 -3 =3, два зарядных резистора 4=1-4=2 в виде трубок с изолирующими стенками и встроенными в них электродами

5=I-5=2, параллельно соединенных с конденсаторами 1=1-1=3. Трубки

4=1 -4=2 образуют газонаполнечную камеру, соединенную с откачными уст— ройствами 6=!-б=2 и вентилем 7=1-7=2.

Зарядное устройство 8 присоединено к одному из электродов 5=1-5=2 трубок 4=1-4=2. Гененатор содержит, по крайней мере, два резистора 9=1-9=2, включенных в цепь генератора через электроды 10=I-!0=2 и 11=) †11, введенные во внутреннюю полость зарядных резисторов 4=1-4=2 с противоположных концов.

Генератор снабжен дополнительным зарядным резистором 12, выполненным в виде газонаполненной камеры, которая представляет из себя диэлектрическую трубку, с введенными в нее герметизированными металлическими электродами 13=1-13=n, два крайних из которых подсоединены к регулируемым резисторам 9=1-9=2, а остальные через катушки индуктивности 14=114=3 и конденсаторы 15=1-15=3, образующие колебательный контур — к электродам 3=!-3=3 и разрядника 2=1-2=3.

Величины катушек индуктивности 14=1 !

4=3 и емкости конденсатора 15=1—

15=3 выбраны так, что постоянная времени емкостно-индуктивной схемы управления меньше длительности импульса генератора и больше времени рекомбинации ионов в разряднике. Дополнительная газонаполненная камера 12 также снабжена откачным устройством

6=3 и вентилем 7=3. Схемы управления всех разрядников объединены в общую

894839 цепь одновременногo пуска через межсекционные конденсаторы 16=1-16=3, крайний из которых присоединен к пусковому устройству 17.

Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом.

При подаче запускающего высоко вольтного импульса от пускового устройства 17 через конденсаторы 16=1—

16=3 к управляющим электродам 3=1-3=3 1о всех разрядников 2=1-2=3 происходит включение разрядников. Конденсаторы

l=-1-1=3 оказываются включенными последовательно. На выходе генерируется высокое напряжение, пропорциональное количеству последовательно соединенных конденсаторов 1--1-1=3. Колебательный процесс с малым декрементом затухания возбуждается в емкостно-индуктивной схеме управления каждого разрядника, что длительно удерживает во включенном состоянии все разрядники генератора.

Выполнение зарядных резисторов в виде газонаполненных камер со встро- д енными электродами позволяет устранить действие шунтирующих цепей, что исключает утечку заряда пропорционально сопротивлению резистора. Это позволяет увеличить длительность выходных импульсов, повысить стабильность выходных параметров генератора, а также повысить его КПД на 3050Х, особенно при импульсах более

10 с, когда величина нагрузочного

35 сопротивления соизмерима с сопротивлением зарядной цепи.

Формула изобретения

Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий накопительные конденсаторы с искровыми разрядниками в каждой ступени генератора и зарядные резисторы, выполненные в виде газонаполненных камер со встроенными электродами и элементами управления давлением газа, пусковые конденсаторы и высоковольтный вывод, расположенные в корпусе, заполненном электроизоляционной средой, о тличающийся тем, что, сцелью повышения надежности генератора, он снабжен дополнительным зарядным резистором со встроенными электродами, два крайних электрода которого подсоединены через два регулируемых резистора к крайним электродам двух других эарядньгх резисторов, расположенным на высоковольтном и низковольтном их концах, а остальные электроды через емкостно-индуктивный контур с малым декрементом затухания подсоединены к электродам искровoro разрядника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и техника эксперимента, 1969, В 4, с. 17.

2. Авторское свидетельство СССР

9544108, кл. Н 03 К 3/53, 1977 (прототип), 894839

Составитель В.Казаков

Редактор И.Ковальчук Техред С. Мигунова Корректор У.Пономаренко

Заказ 11506/85 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, iK-35, Раушакая наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4