Импульсный высоковольтный ввод
(и, 8282 20
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОЬРЕтЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.79 (21) 2796027/24-07 (51) M. Кл з
Н 01В 17/42 с присоединением заявки №
Государственный комитет (23) Приоритет по делам изобретений (43) Опубликовано 07.05.81 (53) УДК 621.315 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (72) Авторы изобретения
И. М. Ройфе и Б. А. Стекольников (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВВОД
Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсным высоковольтным вводам, и может использоваться при конструировании ускорительных трубок сильноточных импульсных ускорителей и высо- б ковольтных вводов для импульсного питания электронных пушек газовых лазеров с несамостоятельным разрядом.
Известны высоковольтные вводы, в которых повышение электрической прочности 1п для быстрых процессов достигается методом секционирования конструкции с экранировкой стенки изолятора электродами специальной формы (1).
Устройство этого ввода состоит из ряда 16 диэлектрических колец, соединенных между собой алюминиевыми кольцами, которые несколько выступают за края диэлектрических. Внутрь изолятора вставлен полупроводящий цилиндр из полиуретана. Проводи- 20 мость этого цилиндра обеспечивает равномерное распределение напряжения по секциям изолятора в статическом режиме. Однако такие устройства сложны в изготовлении. 26
Известны также импульсные высоковольтные вводы в вакуумный объем, изоляторы которых осуществлены с резистивным распределением напряжения по длине (2).
Наиболее просто такое распределение мо- 30 жет быть получено при использовании полого изолятора, заполненного электролитом.
Однако такое решение не устраняет опасности пробоя по вакуумной поверхности изолятора, вызванного процессами, характерные времена которых меньше постоянной времени разряда паразитных емкостей, определяемых толщиной стенки изолятора, через электролит. Например, пробой, вызванный падением на стенку пучка заряженных частиц.
Целью изобретения является повышение электрической прочности вдоль наружной поверхности ввода.
Поставленная цель достигается тем, что в известном высоковольтном вводе в вакуумный объем, содержащем корпус из изоляционного материала, выполненный в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, полость между которыми заполнена электролитом, электроды, вакуумплотно расположенные по торцам корпуса, и проходящий через внутренний цилиндр токоведущий элемент, на наружной поверхности внешнего цилиндра намотана проволока или лента из проводящего материала, концы которой соединены с электродами.
На фиг. 1 изображен импульсный высоковольтный ввод; на фиг. 2 — вариант высоковольтного ввода.
828220
U(x) Е х (2) 00
На практике условие cI »cq выполняется и можно заключить, что данное устройИмпульсный высоковольтный ввод состоит из высоковольтного 1 и заземленного 2 электродов, между которыми вакуумилотно закреплен корпус, состоящий из наружного
3 и внутреннего 4 цилиндров, пространство 5 между которыми заполнено электролитом
5, На внешней поверхности цилиндра 3 размешена металлическая проволока или лента, образующие обмотку 6. Внутренняя поверхность цилиндра 4 находится в изоля- 10 ционной среде, обеспечивающей электрическую прочность по внутренней поверхности цилиндра 4 (масло, сжатый газ). Соединение высоковольтного электрода 1 с источником высоковольтного импульсного напря- 15 жения Uo осуществлено проводником 7, находящимся в изоляционной среде внутри цилиндра 4.
Устройство работает следующим образом. 20
При подаче импульса напряжения на электрод 1 по внутренней поверхности цилиндра 3 из-за наличия электролита 5 устанавливается равномерное распределение потенциала. Начальное распределение 25 потенциала по внешней поверхности цилиндра 3 определяется соотношением частичных емкостей: междувитковой емкости обмотки, емкости между витком обмотки и землей и емкости между витком обмотки 30 и электролитом.
Можно показать, что начальное распределение потенциала по внешней поверхности цилиндра определяется следующим соотношением: 35
У х) (Яй 1 — х л 1) () где U(x) — потенциал стенки изолятора в точке с координатой х, отсчитываемой от высоковольтного электрода;
l — длина изолятора;
1 с — емкость между витком обмотки и электролитом; с — емкость между витком обмотки и землей;
Й вЂ” емкость между двумя соседни50 ми витками обмотки.
Из приведенного соотношения (1) видно, что если емкость между витком и электролитом существенно больше емкости между витком и землей (с ))с ), то Р 1 и распределение потенциала оказывается равномерным ство ввода обеспечивает практически равномерное начальное распределение потенциала вдоль изолятора.
Наличие металлической обмотки защищает поверхность изолятора от случайного скопления поверхностных зарядов, вызванного, например, попаданием ускоренных частиц на изолятор.
Влияние индуктивного сопротивления обмотки на ток нагрузки мало, если длительность импульса высокого напряжения
/,„существенно меньше постоянной времени т=1/Р, где 1 — величина индуктивности обмотки;
R — сопротивление, определяемое параллельным включением сопротивления нагрузки и сопротивления электролита.
Например, высоковольтный ввод с цилиндром 3 длиной 510 мм и диаметром
480 мм с обмоткой из 160 витков обладает индуктивностью, включенной параллельно нагрузке 100 Ом, величиной 12 мГ. При этом т=120 мкс п спад площадки импульса напряжения длительностью t„=5 мкс не превышает 4О/о. При c> — — 0,1 с> и cI — — Ф неоднородность начального распределения потенциала по I оверхности изолятора не превышает 0,6%.
Другой вариант высоковольтного ввода в вакуумный объем выполнен следующим образом. Кила коакснального кабеля 7 подключена к высоковольтному электроду 1, à его оплетка — к заземленному электроду 2.
Внутренним изолятором 4 служит здесь жила кабеля со своей изоляцией, погруженной в электролит 5, Формула изобретения
Импульсный IIhIcoI
Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе
1. Патент СШЛ № 3216439, кл. 174 — 31, 1964.
2. Лвторское свидетельство СССР № 465143, кл. Н 05К 5/00, 1973,
