Широкополосный импульсный высоковольтный автотрансформатор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Al (19) (Н) (51) q Н 01 F 19/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ЙЗОБРЕТЕНИ 1«::,"-:,—

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4245213/24-07 (22) 14.05.87 (46) 15.12.88. Вюл. 1(46 (71) Институт сильноточной электроники СО АН СССР (72) А.С, Ельчанинов, Ф.Я. Загулов, Н.Ф. Ковшаров и О.П. Кутенков (53) 621.314.223(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 233035,. кл. Н 01 F 19/08, 1967.

Лондон С.Е. Канонические широкополосные трансформаторы. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРС, 1974, вып. 2, с. -188-195.

Авторское свидетельство СССР

Ф 803021, кл. Н 01 F 19/08, 1979. (54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ АВТОТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, в особенности наносекундного диапазона.

Целью изобретения является увеличение широкополосности автотрансформатора в сторону высоких частот путем согласования волнового сопротивления всех элементов автотрансформатора с волновым сопротивлением внешней цепи. Автотрансформатор содержит металлический цилиндрический корпус 1, у которого торцы образуют высокоомный 2, 3 и низкоомный 4, 1 коаксиальные выводы совместно с ци- ®

1444899

30 линдрическим центральным стержнм 5, который проходит по оси трансформато ра и имеет ступенчато изменяющийся диаметр, причем его конец с меньшим диаметром является внутренним электродом высокоомного коаксиального ( вывода, а с наибольшим диаметром— внутренним электродом низкоомного коаксиального вывода..Центральная часть всех витков выполнена в виде проводящих цилиндров 6, размеры которых одинаковы для всех витков, от торцов всех цилиндров отходят проводящие пластины 7 и 8. Пластины 7 всех витков со стороны ниэкоомного вывода прямые, они соединяют циИзобретение относится к высоко- вольтной импульсной технике, в особенности наносекундного диапазона, и может быть использовано для транс- формации импульсов энергии, которые вырабатываются генераторами с заданным значением волнового сопротивления, а также для согласования генератора такого типа с нагрузкой.

Целью изобретения является увеличение широкополосности автотрансформатора в сторону высоких частот путем согласования волнового сопротивления всех элементов автотрансформатора с волновым сопротивлем внешней цепи.

На фиг. 1 показан автотрансформатор, разрез; на фиг. 2 — автотрансформатор, в изометрии на фиг. 3— один виток в -изометрии; на фиг. 4— эквивалентная схема устройства.

Широкополосный импульсный вы соковольтный автотрансформатор содержит металлический цилиндрический корпус 1, торцы которого образуют высокоомный 2, 3 и низкоомный 4,1 коаксиальные выводы совместно с цилиндрическим центральным стержнем 5, который проходит по оси трансформа тора и имеет ступенчато изменяющийся диаметр, причем его конец с меньшим диаметром является внутренним электродом 2 высокоомного коаксиаль5

25 линдр 6 витка с корпусом. Пластины

8 витков со стороны высокоомного вывода сначала прямые, а далее загнуты под прямым углом в сторону низковольтного вывода и проходят параллельно корпусу, соединены с внутренним электродом низкоомного вывода

4. Суммарная ширина пластин, соединенных с одним концом любого внутреннего цилиндра 6 витка, равна его периметру. Число пластин 7 и 8 для всех витков одинаково. Загнутые части пластин 9 образуют с корпусом

1 полосковые линии. Цилиндр 6 каждого витка образует с центральным стержнем 5 коаксиальныелинии. 4 ил. ного-вывода, а с наибольшим диаметром — внутренним электродом 4 низкоомного коаксиального вывода, Центральная часть всех витков выполнена в виде проводящих цилиндров 6, размеры которых одинаковы для всех витков. От торцов всех цилиндров отходят проводящие пластины 7 и 8. Пластины 7 всех витков со стороны низкоомного вывода прямые, они соединяют цилиндр 6 витка с корпусом 1. .Пластины 8 витков со стороны высокоомного вывода выполнены вначале прямыми, а затем загнутыми под прямым углом в сторону низкоомного вывода параллельно корпусу и соединены с внутренним электродом 4 низкоомного вывода. Суммарная ширина пластин, соединенных с одним концом любого внутреннего цилиндра 6 витка, равна его периметру. Число пластин 7 и 8 для всех витков одинаково.

Для того, чтобы загнутая часть пластин 8 любого витка без пересечения с другими проходила до их соединения с электродом 4, необходимо выполнение следующих условий.

Пластины 7 и 8 одного витка повернуты друг относительно друга на угол oL 360 /N ih, где N — коэффициент трансформации n — - число витков. Соседние витки располагаются так, что пластины 7 одного распо

)444899 лагаются над пластинами 8 соседнего.

Минимальнь»й диаметр, на котором пластины 8 загнуты в сторону низкоомного вывода, or раничен соотношением — (К h + d) m/ «, число пластин на одной стороне витка; ширина одной пластины; зазор между пластиной 7 и загнутой частью пластины

8; число витков

Daih

k где

15

30

Внутренние цилиндры витков и центральный стержнь 5 образуют коаксиальные линии, полосковые линии образуются пластинами 8 витка со стороны высокоомного вывода с корпуом 1, пластинами 7 и 8 соседних витков на радиальном участке, пластинами 8 всех витков и корпусом 1, где они параллельны, пластинами 7 крайнего витка со стороны низкоомного вывода и его внутренним электродом 4. Значение волнового сопротивления любого из указанных участков задается условием согласования всего автотран— сформатора с волновыми сопротивлениями внешней цепи.

Зазоры между всеми соседними элементами, кроме условия обеспечения необходимого волнового сопротивления, также определяются из условия обес- З5 .печения необходимой электрической прочности.

Принцип работы автотрансформатора . показан на эквивалентной схеме фиг.4, 40 где 9 — высокоомный коаксиальный вывод 3, 2 10 -полосковые линии, образованные пластинами 8 крайнего витка и корпусом 1, ll — коаксиальная линий, образованная внутренним цилинд- 45 ром б первого витка и центральным стержнем 5; )2 — полосковая линия, образованная пластинами 7 и 8 соседних витков, переходящая в полосковую линию, образованную пластинами 8 вто- 50 рого витка и корпусом 1, 13 — коаксиальная линия, образованная центральным стержнем 5 и внутренним цилиндром 6 второго витка, переходящая в полосковую линию, образованную пластинами 7 второго витка и внутренним электродом 4 низкоомного коаксиального вывода 14 — низкоомиый коаксиальный вывод 1, 4.

На чертежах изображен автотрансформатор с коэффициентом трансформации

N = 3.

Автотрансформатор работает следующим образом.

Сп стороны высокоомного вывода

2, 3 с волновым сопротивлением p(9) поступает электромагнитная волна амплитудой U <, На участке, где линия

9 разветвляется на линии )0 и 11 (имеющие соответственно волновые сопротивления p/3 и 2p/3), по линии )0 распространяется волна с амплитудой

U

2U< /3, при переходе линии 11 в линии 12 (p/3) и 13 (p/3) по линиям

12 и )3 рапространяются волны с амплитудой U,/3. На участке линии

14 (p/9) волны, распространяющиеся по линиям 10, 12 и 13, складываются параллельно, и по линии 14 распространяется волна с амплитудой U» /3.

Предлагаемый автотрансформатор не имеет принципиальных ограничений в сторону увеличения верхней частоты трансформирует»х импульсов, поскольку работает как отрезок линии передачи с распределенными параметрами.

Формула изобретения !

Широкополосный импульсный высоковольтный автотрансформатор, содержащий низкоомный и высокоомный коаксиальные выводы, несколько соосно установленных витков и цилиндрический центральный стержень, расположенный вдоль оси автотрансформатора и являющийся частью общего витка, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения широкополосности путем согласования волнового сопротивления всех элементов автотрансформатора с волновым сопротивлением внешних цепей, в него введен металлический цилиндрический корпус, торцы которого совместно с цилиндрическим центральным стержнем образуют низкоомный и высокоомный коаксиаль<< ные выводы, диаметр .цилиндрического центрального стержня ступенчато увеличен к низкоомному выводу, каждый виток выполнен в виде полого цилиндра, от одного торца которого со стороны высокоомного вывода радиально отходят пластины, которые загнуты под прямым углом и проходят параллельно цилиндрическому корпусу до соединения с низкоомным выводом, загнутые

1444899 части пластин образуют с корпусом полосковые линии, цилиндр каждого витка образует с центральным стержнем коаксиальные линии, от другого торца цилиндра витка радиально отходят пластины, которые размещены в промежутках . между загнутыми частями пластин, соединены с корпусом и проходят над радиальной частью загнутых пластин соседнего витка, образуя с ними полосковые линии, причем радиальные пластииы крайнего витка со стороны низкоомного вывода образуют с его внутренним электродом полосковые линии, суммарная ширина радиальных пластин, отходящих от любого торца цилиндров витков, равна периметру цилиндра.

1444899

Составитель О. Варламов

Техред М. Ходанич

Корректор Г. Реаетник,Редактор И. Рыбченко

Тираж 746 Подцисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,Заказ 6512/54,I

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4