Генератор импульсов высокого напряжения

 

O ll И С А Н И Е (894840

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l),Оополнительное к авт.свил-ву 1Е5441 08 (52)М, Кл. (22) Заявлено 140580 (21) 2923297/18-21

Н 03 К 3/53. с присоединением заявки М

2оеударстеенный камктет

СССР по депеш пзабретенкк н аткрытп1! (28) Приоритет (53) УДК 621.373 (088. 8) Опубликовано 3012.81. Бюллетень е 48

Дата опубликования описания 30.! 281 » "» е» ФМ.е х

Е.А. Абрамян, Г.Д. Кулешов, А. Л. Курков, Н. Хамидов, С.Д.Исамухамедов и P.Ã.Çàéíóëëèí (72) Авторы изобретения

° »ТЕНТ»»

ТЕИЗМ»» »»»

ВИВ,ИФТЕ2(Ю (7l ) Заявители

Институт высоких температур АН СССР и инсти ут электроники им. У.А.Арифова AH Узбекской ССР (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

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

По основному авт.св. 1Е544108 известен генератор импульсов высокого !

О напряжения. (ГИН), содержащий накопительные конденсаторы с искровыми разрядниками в каждой ступени генератора и зарядные резисторы, выполненные в виде газонаполненных камер с встроенными внутрь электродами и элементами управления величиной дав ления газа 111.

Недостаток известного.генератора — его малая надежность вследствие большой токовой нагрузки на каждый электрод (особенно в сильноточных генераторах), неравномерного распределения нагружения по секциям ГИНа,из-за большого падения напряжения по длине газонаполненных камер и несимметричного расположения электродов, Цель изобретения — повьппение надежности генератора импульсов высоко"

ro напряжения за счет равномерного распределения напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсов высокого напряжения зарядные резисторы выполнены в виде двух цепей цилиндрических изоляционных проставок, причем в первой цепи цилиндрические изоляционные проставки соединены между собой симметричными относительно оси металлическими электродами в количестве, равном количеству ступеней генератора, в каждой цилиндрической изоляционной проставке первой цепи размещены соосно цилиндрические металлические электроды с одинаковой ° вдоль оси площадью просвета в количестве, равном количеству конденсаторов

3 894840

;в ступени генератора, изолированные ные в металлическом друг от друга и соединенные с одним ненном электроизоля из выводов каждого конденсатора и раз- например сжатым газ рядника ступени генератора, а другие зисторы 5 и 6 выпол выводы конденсаторов и электроды метичных цилиндриче

S всех разрядников ступенеи объединены проставок 9, соедин общими шинами, соединенными с метал- симметричными относ лическими электродами цилиндрических личе к е

1О

30

40

55 изоляционных простаьок второй цепи, причем управляющие электроды разрядников подключены к пусковым конденсаторам через,малоиндуктивные резисторы.

Выполнение одного из разрядных резисторов в виде цилиндрических изоляционных проставок с размещенными в них соосно цилиндрическими металлическими электродами, количество ко- торых равно количеству конденсаторов в ступени ГИНа, изолированных друг от друга, позволит повысить надежность ГИНа в стучае вывода из строя одного из кснденсаторов ступени, так как другие конденсаторы в этот момент будут изолированы от него и не произойдет разрядка остальных конденсаторов через новрежденнь™л.

Кроме того, подключение каждого электрода к соответствующему конденсатору н разряднику уменьшает удельную токовую нагрузку на каждый электрод пропорционально количеству электродов и обеспечивает более равномерное распределение токовой нагрузки по поверхности электродов. Также уменьшаются промежутки между электродами, что уменьшает падение напряжения вдоль резистора пропорционально уменьшению сопротивления промежутка между электродами и обеспечивает более равномерное распределение напряжения по секциям ГИНа. А соосная установка электродов, имеющих одинаковую площадь просвета, способствует более быстрому распространению тлеющего разряда вдоль резистора.

На чертеже представлена конструктивная электрическая схема генератора импульсов высокого напряжения.

Генератор содержит конденсаторы

1, разделенные на ступени (секции) 2 и соединенные внутри ступени параллельно, искровые разрядники 3 с управляющими электродами 4, зарядные резисторы 5 и 6, снабженные элементами управления величиной давления газа в интервале от 10 — 10"Мм вт.ст до нескольких атмосфер (не показаны) и высоковольтный вывод 7, размещенкорпусе 8, запол. ционной средой, ом. Зарядные ренены в виде герских изоляционных енных между собой ительно оси металс ими эл ктродами 10, количество которых равно количес ву ступеней

ГИНа, причем в каждой цилиндрической изоляционной проставке одного резистора 5 размещены соосно цилиндрические металлические электродь 11, количество которых равно количеству конденсаторов в ступени 2 ГИНа. Металлические электроды ll изолированы друг от друга и соединены с одним из выводов каждого конденсатора 1 ступени 2 ГИНа и разрядника 3. Это уменьшает токовую нагрузку на электроды разрядника 3 пропорционально площади электродов и обеспечивает равномерное распределение токовой нагрузки по поверхности электродов.

Кроме того, такое выполнение системы электродов зарядного резистора уменьшает падение напряжения вдоль резистора пропорционально сопротивлению промежутка между электродами, что обеспечивает более равномерное распределение напряжения по секциям

ГИНа. Все электроды 10 и 11 зарядных резисторов S и 6 выполнены в виде цилиндрических колец, установленных соосно и имеющих одинаковую площадь просвета, что соответствует быстрому распределению тлеющего разряда вдоль оси резисторов при зарядке конденсаторов.

Кроме того, при выходе из строя одного из конденсаторов ступени ГИНа другие будут в этот момент изолированы от него, поэтому не происходит разрядка остальных конденсаторов через поврежденный конденсатор, что могло бы привести к выходу из строя всего ГИНа, так как энергосодержание каждой ступени сильноточного

ГИНа может достигать нескольких сот кДж.

Другие выводы конденсаторов и электроды разрядника каждой ступени

ГИНа объединены общими шинами 12, которые подсоединены к цилиндрическим металлическим проставкам второго резистора 6 и вторым электродам разрядника 3. управляющие электроды 4 разрядников 3 подключены к пусковым конденсаторам 13 через тскоограничи94840

>подключены к пусковым конденсаторам через малоиндуктивные резисторы.

Источники информации, 5 8 вающие малоиндуктинньlе реэис Topbl 14 для уменьшения влияния разрядной цепи одного конденсатора на разрядную цепь другого конденсатора.

Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом.

Наполнительные конденсаторы 1 от источника постоянного напряжения (не показан) через зарядные резисторы 5 и 6 заряжаются при параллельном соединении их до номинального напряжения. Во время зарядки конденсаторов 1 во внутренних полостях резисторов 5 и 6 создается разряжение до состояния, при котором загорается тлеющий разряд. После завершения процесса зарядки давление в камерах быстро изменяют так, чтобы перевести их в состояние, при котором они перестают проводить электрический ток и сохраняют электропрочность при приложении полного выходного напряжения генератора. Это может быть достигнуто либо дальнейшим понижением давления, либо повышением вплоть до давления выше атмосферного. Затем с помощью пусковых конденсаторов 13, E подключенных к пусковому устройству (не показано) подается импульс на управляющие электроды 4, после чего все разрядники 3 переходят в токопроводящее состояние, и накопительные конденсаторы i переключаются из схемы параллельного заряда в схему последовательного разряда за очень короткий промежуток времени (1О 10Г с). При этом на выходе напряже"J ние повышается пропорционально количеству последовательно соединенных секций 2 ГИНа. Это напряжение подается, например, высоковольтным выводом 7 на нагрузку. В качестве нагрузки может быть использован ускоритель электронов прямого действия.

Предлагаемое техническое решение существенно повышает надежность ГИНа эа счет равномерного распределения напряжения, обеспечиваемого выполнением зарядных резисторов в виде ци!

40 линдрических изоляционных проставок с установленными в них цилиндрическими металлическими электродами, количество которых равно количеству конденсаторов в ступени ГИНа. Выход из строя одного из конденсаторов любого из ступеней ГИНа в известном устройстве может привести к выходу из строя всех конденсаторов его.

Формула изобретения.Генератор импульсов высокого напряжения по авт.св. 11 544108, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности генератора за счет равномерного распределения напряжения, зарядные резисторы выполнены в виде двух цепей цилиндрических изоляционных проставок, причем в первой цепи цилиндрические изоляционные праставки соединены между собой симметричными относительно оси металлическими электродами в количестве, равном количеству ступеней генератора в каждой цилиндрической изоляционной проставке первой цепи размещены соосно цилиндрические металлические электроды с одинаковой. вдоль оси площадью просвета в количестве, равном количеству конденсаторов в ступени генератора, изолированные друг 0Т друга, и соединенные с одним из выводов каждого конденсатора и разрядника ступени генератора, а другие выводы конденсаторов и электроды всех разрядников ступеней объединены общими шинами, со-. единенными с металлическими электродами цилиндрических изоляционных проставок второй цепи, причем управляющие электроды разрядников . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9544!08, кл. Н 03 К 3/53, 1977.

Х

У

Составитель В.Седов

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

Заказ 11506/85 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал IlllII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4