Генератор высоковольтных импульсов

 

Севз Сееетае

Социалистических ресиублмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ ПЛЬСТВУ (111799111 (е1) Дополнительное к авт. сеид-ау в 635602 (22) Завалено 25.12. 78 (21) 2700872/18-21 (53)M. Кл. с лрисоедммением залами Йо

Н 03 К 3/53

ГосуМрствеииый комитет

СССР ио амам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230181 бмллетень М 3

Дата опубликования описании 23. 01. 81 (53) УДК 621. 374 (088. 8) Г

Гордиенко

1:-:, i>$-: >f (72) Авторы изобретении

М.И. Козлов, В.Л. Гершенкрой, Н.И. и В.И. Гошуренко

Днепродзержинский ордена Трудового индустриальный институт им.

Красного Знамени

М.И. Арсеничева (71) Заявитель (54 ) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к генераторам импульсных напряжений, используемым, преимущественно, в технике высоких напряжений, в ускорительной технике, в лазерной технике.

По основному авт.св. 9 635602 известен генератор, содержащий ряд последовательно соединенных накопительных конденсаторов, общие точки которых через зарядные элементы соединены с источником питания, нагрузку,подключенную к последовательному ряду накопительных конденсаторов, цепочки перемены полярности, содержащие катушку индуктивности, выпрями- 15 тельный элемент и коммутатор и включенные параллельно нечетным конденсаторам ряда вспомогательные конденсаторы, через которые ковееутаторы соединены между собой по схеме 2О

Ар к адье в а-Мар кс а ЯДостоинством генератора является автоматический запуск всех коммутаторов и возможность необратимой перезарядки каждого нечетного накоПительного конденсатора.

Недостатком известного генератора является невозможность получения импульсов разной полярности, а также значительные потери запасаемой в накопительных конденсаторах энергии, обусловленные потерями энергии в зарядных элементах при разряде через них конденсаторов,что снижает КПД генератора и препятствует повыаению частоты срабатывания генераторов из-за противоречия, согласно которому при заряде зарядные элементы должны иметь возможно малое сопротивление, а при разрядевозможно большое.

Цель изобретения — получение импульсов разной полярности и повышение КПД генератора.

Для достижения указанной цели в генераторе импульсов, содержащем ряд последовательно соединенных накопительных конденсаторов, общие точки которых через зарядные элементы соединены с источником питания, нагрузку, подключенную к последовательному ряду накопительных конденсаторов, цепочки перемены полярности, содержащие катуаФу нндуктивности, выпрямительный элемент и коммутатор и включенные параллельно нечетным конденсаторам ряда вспомогательные конденсаторы, через которые коммутаторы соединены между собой ho схеме Аркадьева-Маркса,парал799111

Генератор работает следующим образом..

В исходном состоянии все конденсаторы устройства заряжены до максимального напряжения источника питания..40

6S лельно каждому четному накопительному конденсатору включена дополнительная цепь перемены полярности, содержащая катушку индуктивности, выпрямительный элемент и коммутатор, комму аторы соединены в последовательный ряд по схеме Аркадьева-Маркса через вспомогательные конденсаторы, а верхняя обкладка каждого нечетного . накопительного конденсатора соединена через соответствующий выпрямительный элемент с источником питания.

При пробое коммутаторов цепочек перемены полярности, включенных параллельно нечетным накопительным конденсаторам; на нагрузке формируется импульс одной полярности, а при пробое коммутаторов цепочек перемены полярности, включенных параллельно четным накопительным конденсаторам, на нагрузке формируется импульс другой полярности. При этом в обоих 20 случаях выпрямительные элементы, включенные между зарядными элементами и накопительными конденсаторами, препятствуют разряду последних через зарядные элементы. 15

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого генератора высоковольтных импульсов.

Генератор содержит накопительные конденсаторы 1-4 (для простоты показано только 4 конденсатора),включенные параллельно каждому нечетному накопительному конденсатору цепочки перемены полярности, содержащей катушки 5 и 6 индуктивности, выпрямительные элементы 7 и 8, управляеьый коммутатор (искровой разрядник) 9 и неуправляемый коммутатор 10. Коммутаторы 9 и 10 соединены в последовательный ряд по схеме АркадьеваМаркса через вспомогательные кон- 40 денсаторы 11 и 12.Параллельно каждому четному накопительному конденсатору включены дополнительные цепочки перемены полярности, содержащие катушки 13-15 индуктивности, выпрямительные элементы 16-18,управляемый коммутатор 19 и неуправляемый коммутатор 20. Коммутаторы 19 и 20 соединены в последовательный ряд по схеме Аркадьева-Маркса через вспо- 5р могательные конденсаторы 21 и 22.

Зарядка всех конденсаторов осуществляется от источника переменного напряжения (не показан) через зарядные элементы 23-26 и выпрямительные элементы 27-30. К последовательному ряду накопительных конденсаторов подключена нагрузка 31 через коммутатор 32.

После подачи запускающего импульса на управляемый коммутатор 9 и его пробоя на коммутаторе 10 появляется двойное перенапряжение, которое вызывает пробой этого коммутатора.

После срабатывания коммутаторов

9 и 10 нечетные накопительные конденсаторы 1 и 3 перезаряжаются через катушки 5 и 6 индуктивности.и выпрямительные элементы 7 и 8 и остаются в таком состоянии до полной разрядки через коммутатор 32 и нагрузку, на которой суммируется напряжение последовательного ряда накопительных конденсаторов. При этом коммутатор 32 может быть настроен на пробой на плоской части импульсного напряжения последовательного ряда накопительных конденсаторов. Это позволяет получать стабильную амплитуду импульса на нагрузке.

При необходимости полярность импульса может быть изменена. Для этого управляющий импульс нужно подать на управляемый коммутатор 19, пробой которого приводит к автоматическому пробою коммутатора 20 и необратимой перезарядке каждого четного конденсатора. При этом на нагрузке как и в первом случае происходит суммирование напряжений накопительных конденсаторов, но при этом импульс имеет противоположную полярность

Время срабатывания коммутаторов, соединенных по схеме Аркадьева-Маркса, зависит от параметров разрядной цепи (малая емкость вспомогательных конденсаторов по сравнению с емкостью накопительных конденсаторов, малая индуктивность разрядной цепи, наличие коммутаторов под давлением в газе) И может составлять величину порядка нескольких наносекунд.

Это время много меньше времени перезарядки накопительных конденсаторов. В связи с этим запуск всех коммутаторов (левой и правой половины генератора) можно считать синхронным.

Выпрямительные элементы схем должны выдерживать удвоенное максимальное напряжение источника.

Выпрямительные элементы, включенные между накопительными конденсаторами и зарядными элементами,позволяют отделить накопительные конденсаторы не только от источника питания, но и друг от друга во время переходного процесса. Это позволяет уменьшить потери запасаемой энергии при разряде накопительных конденсаторов через зарядные элементы, что повышает КПД генератора, и увеличить частоту посылок импульсов за счет того, что сопротивление зарядных элементов может быть уменьшено.

799111

Формула изобретения

Составитель A. Тимофеев

ТехредМ.Табакович Корректор Е. Папп

Редактор В. Данко

Тираж 999 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10090/82

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

При наличии большого числа ступеней умножения работа генератора не отличается от работы описанного выше генератора.

Предлагаеьый генератор может найти широкое применение s качестве источника импульсов высокого напря-! жения очень большой длительности и разной полярности.

Генератор высоковольтных импульсов по авт.св. Р 635602, отличающийся тем,что, с целью получения импульсов разной полярн сти и повышения КПД, параллельно каждому четному накопительному конденсатору включена дополнительная цепь перемены полярности, содержащая катушку индуктивности, выпрямительный элемент и коммутатор, коммутаторы соединены в последовательнМй ряд по схеме Аркадьева-Маркса через вспомогательные конденсаторы, а верхняя обкладка каждого нечетного накопительного конденсатора соединена через соответствующий выпрямительный эле .мент с источником питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 635602, кл. Н 03 К 3/53 1978 (прототип).-.