Генератор импульсов тока

(9) ( ) 3 К 353 5) юро электГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Проектно-конструкторское брогидравлики АН УССР(56) Ананьев Ю,А. и др. Питание импульсных газонапопнеиных ламп от индуктивных накопителей энергии, Журнал технической физики, 1971, т. 41, М 2, с. 376-380.Авторское свидетельство СССР М 664282, кл. Н 03 К 3/53, 1977,774473 А(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА (57) Генератор импульсов тока относится к импульсной энергетике и может использоваться для создания электрических разрядов в сплошной среде. Сущность изобретения; устройство содержит источник 1 тока, замыкающий коммутатор 2, корпус 3, электроды 4,5, токоввод б, электровзрывной раэмыкатель 7, диэлектрическое основание 8, индуктивный накопитель 9, диэлектрик 10, короткозамкнутый виток 11, диэлектрик 12, межэлектродный промежуток 13. 2 ил.тд=д/ч 5 10 и =(О+ ЬЦП.2,Изобретение относится к импульснойэнергетике и электротехнике, в частности к устройствам для формирования мощных высоковольтных импульсов в нагрузке, и может быть использовано для создания электрических разрядов в сплошной среде,Целью изобретения является увеличение мощности разряда и КПД устройства.На фиг. 1 схематично изображен генератор импульсов тока в разрезе; на фиг, 2 - показано сечение А-А на фиг. 1.Генератор импульсов тока содержит источник 1 тока, замыкающий коммутатор 2, корпус 3, электроды 4 и 5, токоввод б. Между электродами 4, 5 расположен электрически контактирующий с ними электровзрывной размыкатель 7, представляющий собой металлический проводник в виде полого тонкостенного цилиндра, расположенного на диэлектрическом основании 8. Соосно с 20 электровзрывным размыкателем 7 установлен индуктивный накопитель 9 в виде многовиткового соленоида, расположенного в пазах диэлектрика 10. Между электро- взрывным размыкателем 7 и индуктивным 25 накопителем 9 с зазорами установлен короткозамкнутый виток 11, имеющий вид тонкостенного металлического цилиндра, разрезанного по образующей и свернутого внахлест. Зазор между электровзрьвньм. 30 размыкателем 7 и короткозамкнутым витком 11 заполнен диэлектриком 12, Параллельно индуктивному накопителю включена ветвь нагрузки, содержащая рабочий межэлектродный промежуток 13. 35Предлагаемое устройство работает следуощим образом.При срабатывании замыкающего коммутатора 2 начинается накопление магнитной энергии индуктивным накопителем 9 от 40 источника 1 тока по цепи накачки, образованной источником 1 тока, замыкающим комму 1 атором 2, электродом 5, электро- взрывным размыкателем 7, электродом 4, индуктивным накопителем 9, токовводом 6. 45 Быстрое вцделение электрической энергии в размыкателе 7 приводит и его электрическому взрыву, причем длительность процесса до взрыва и время коммутации определяются размерами размыкателя и 50 материалом, иэ которого он изготовлен.В результате возникающего при обрыве тока перенапряжения осуществляются пробой рабочего межэлектродного промежутка 13 и переклочение тока в ветвь нагрузки из 55 цепи накачки. Одновременно в результате электрического взрыва размцкателя 7 формируется цилиндрическая ударная волна, распространяющаяся в диэлектрике 12. По достижении ударной волной короткозамкнутого витка 11 он начинает движение в1зазоре к виткам индуктивного накопителя 9и достигает их за время где д - величина зазора; ч - средняя скорость движения короткозамкнутого витка,Конструкция короткозамкнутого витка 11, имеющего разрез боковой цилиндрической поверхности и свернутого внахлест, позволяет за счет малой жесткости уменьшить скачки в значениях изменяющейся индуктивности при возможной в реальных условиях неодновременности замыкания витков индуктивного накопителя 9 из-за некоторой асимметрии распределения магнитного поля и наличия зксцентриситета коаксиально установленных индуктивного накопителя 9, электровзрывного размыкателя 7 и кораткозамкнутого витка 11. В данном случае укаэанное уменьшение жесткости цилиндрическойконструкции короткозамкнутого витка 11 обеспечивает резкое снижение возникающих в нем упругих напряжений при неоднородном воздействии на него пондеромоторных сил, а следовательно, препятствует скачкообразному измененио поверхности контакта между короткозамкнутым витком 11 и индуктивным накопителем 9.При этом доля энергии, диссипированной в злектровзрывном размыкателе 7 и обращенной в кинетическую энергию движения диэлектрика 12 и короткозамкнутого витка 11, частично преобразуется в магнитную энергию индуктивного накопителя 9 (то есть возвращается в разрядный контур) при выполнении механической работы, осуществляемой короткозамкнутым витком 11 по преодолению пондеромоторных сил, препятствующих уменьшению индуктивности индуктивного накопителя. Этим и обеспечивается повышение КПД устройства, За время замыкания витков индуктивность индуктивного накопителя 9 уменьшается в и раз; где .1 - индуктивность накопителя 9 до замыкания его витков; Л - вносимая индуктивность, учитывающая экранирование индуктивного накопителя 9 короткозамкнутым витком 11;- индуктивность накопителя 9 после замыкания его витков. В выражении (1) индуктивность имеющего форму соленоида индуктивного нако1774473 2 л Л) - 2 ров ВР,пителя до замыкания его витков определяется выражением где ро - магнитная постоянная; в - число витков индуктивного накопителя; б - его диаметр; Ф- коэффициент, значение которого зависит от отношения длины соленоида к его диаметру.Вносимая индуктивность, обусловленная экранированием индуктивного накопителя 9 находящимся внутри него короткозамкнутым витком 11, равна где Яо- средний радиус индуктивного накопителя; Р - коэффициент, значение которого зависит от отношения радиуса й короткозамкнутого витка 11 к среднему радиусу Во индуктивного накопителя 9, а также отношения длины индуктивного накопителя 9 к его среднему радиусу Но,После замыкания витков индуктивного накопителя 9 ток протекает по контактирующему с ним короткоэамкнутому витку 11, форма которого остается близкой форме полого цилиндра, Поэтому значение г определяется выражением где 11 - длина короткоэамкнутого витка 11;5 Я - его внешний радиус; с - величина, зависящая от отношения внутреннего и внешнего радиусов короткозамкнутого витка 11,Таким образом, уменьшение индуктивности индуктивного накопителя 9 при заМы кании его витков приводит к уменьшениюпостоянной времени и, следовательно, увеличению мощности разряда.Формула изобретения Генератор импульсов тока, содержащий 15 электрически соединенные последовательноисточник питающего тока, замыкающий коммутатор, индуктивный накопитель и коаксиально ему расположенный злектровзрывной коммутатор, а также подключенную к индук тивному накопителю нагрузку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения мощности разряда и КПД устройства, между индуктивным накопителем, выполненным в виде соленоида, и размыкающим коммута тором, имеющим вид тонкостенного пологометаллического цилиндра, введен короткоэамкнутый виток, представляющий собой разрезанный по образующей полый проводящий тонкостенный цилиндр, свернутый 30 внахлест и отдаленный от размыкающегокоммутатора и от индуктивного накопителя соответственно диэлектриком и зазором.