Устройство для генерации мощных высоковольтных импульсов наносекундной длительности

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(43) Опубликовано 050678 Бтоллетень Ю 21 Севз Советских Социалистических Респубпик. 6 еэетэ Иаэаатэаэ 666 Рээ ааааа эаабуатэРР 6Р ЭЩИТР 6(45) Дата опубликования описания 1105.78(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ГЕНЕРА 11 ИИ МОЩНЫХ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ НАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ 0 Изобретение относится к устройствам для генерации импульсов наносекундной длительности, в частности для получения мощных высоковольтных импульсов напряжения в сильноточных ускорителях релятивистских электронов.В известном генераторе электронных пучков при разряде формирующей линии на согласованной нагрузке появляется импульс напряжения, амплитуда :которого равна половине зарядного напряжения линии, вследствие чего приходится вводить трансформирующие линии, которые повышают амплитуду импульса напряжения, но усложняют устройство в целом 11).Известно также устройство для ге" иерации мощных высоковольтных импульсов наносекундной длительности, содержащее генератор импульсного напряжения (ГИН), двойную формирующую линию (ДФЛ), индуктивность развязки и коммутирующий разрядник 12).В этом устройстве наличие индуктивности развязки приводит к появлению на нагрузке во время зарядки линии от ГЙНа предымпульсного напряжения,так называемого предымпульса, дли.- тельность которого совпадает со вре- менем зарядки, а амплитуда в некоторых случаях может быть сравнима с амплитудой самого импульса. Для устранения предымпульса на нагрузке ее во время зарядки отсоединяют от линии, для чего между линией и нагрузкой устанавливают дополнительный разрядник, а нагрузку шунтируют сопротивлением утечки.Появление импульса напряжения ,(предымпульса) на индуктивности развязки в период зарядки ДФЛ и наличие предымпульса на линиях ДФЛ ведет к тому, что напряжение на линиях ДФЛ при зарядке отличается на величину предымпульса. Асимметрия зарядки линий йриводит к уменьшению доли энергии, передаваемой из линии в согласо" ванную нагрузку, те. к уменьшению КПД. В некоторые моменты времени напряжение на одной иэ линий ДФЛ может превышать амплитуду зарядного напряжения, что может привести к пробою в этой линии (снижается надежность системы), не всегда можно использовать дополнительный разрядник и сопротивление утечки для устранения предымпульса на нагрузке. При больших амплитудах предымпульса время пробоя дополнительного разрядника может. быть соизмеримо с длительностью основного, 574096импульса, что приведет к отражениюволны от него н уменьшению энергии,передаваемой из линии в нагрузку.Цель изобретения - повышение КПДустройства и его надежности путемустранения предымпульса при зарядке5ДФЛ.Для этого введена трансформаторная связь между индуктивностью развязки ДФЛ и индуктивностью ГИНа. Дляосуществления этой связи индуктивность развязки в виде спирали илипросто проводника располагают недалеко от высоковольтного ввода, идущегоот ГИНа к ДФЛ (обеспечивается надлежащая изоляция между ними), так, чтобы при зарядке ДФЛ магнитный потоктока 2, текущего через индуктивностьразвязки (.2, компенсировался магнитным потоком полного зарядного тока 1,текущего по высоковольтному вводу. 20Если во время зарядки линии полный магнитный поток, пронизывающийиндуктивность развязки, равен нулю2,- М, -О,25 где М - коэффициент взаимной индукции,то напряжение на индуктивности развязки Равно нулю и предымпульс при З 0 зарядке ДФЛ отсутствует. Обе половины ДФЛ заряжаются симметрично. Для обеспечения необходимой связи магнитных потоков последовательно с ГИНом .может быть установлена дополнительная, индуктивность 1.1, выполненная, например, в виде спирали, концентричнойспирали 1.2.На чертеже приведена схема предлагаемого устройства, в котором магнитный поток индуктивности развязки компенсируется при работе устройства магнитным потоком зарядного тока, текущего из ГИНа в ДФЛ.В устРойстве генератор 1 импульсного напряжения соединен с электродом 2 двойной формирующей линии. Другой электрод 3 ДФЛ находится под потенциалом земли. Электрод 4 подсоединен к земле через индуктивность 5 развязки. Нагрузка 6 находится между электродами 4 и 3. Коммутирующий разрядник 7 линии установлен между элек.тродами 2 и,3. Индуктивность.8 расположена так, чтобы была обеспечена компенсация магнитного потока индуктивности 5 развязки.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Генератор 1 импульсного напряжения заряжает линию за время ф 10 - 10 ес. (Короткое время зарядки позволяет повысить электролрочность изоляции линии). При этом через индуктивность 1 8 течет ток (1 изменяющий 1ся во времени по тому же закону, что и ток текущий через индуктивность 5 развязки. Магнитный поток тока .(11 сцепленный с индуктивностью 1.2 ком 2, пенсирует магнитныйпоток токаЪ"22 М= 0Тогда, очевидно, ъ 1йС 7, и, следовательно, Ь 2 = 2 м. при этом напряжение на индуктивности . равно нулю. После срабатывания коммутирующего разрядника 7 линии на нагрузке 6 появляется импульс напряжения, амплитуда которого равла зарядному напряжению линииЭкспериментальная проверка на мощном сильноточном ускорителе релятивистских электронов показала, что при введении трансформаторной связи . между индуктивностью развязки и индуктивностью ГИЯа величина предымпульса уменьшилась с 30 зарядного напряжения до 2-3.Формула изобретенияУстройство для генерации мощных высоковольтных импульсов наносекундной длительности, содержащее генератор импульсного напряжения, двойную формирующую линию, включающую в себя индуктивность развязки и нагрузку, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и надежности устройства, в него введена трансформаторная связь между индуктивностью развязки и индуктивностью генератора импульсного напряжения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Маг 1 п 1 К, ТЬе Нцс)га е 1 ес 1 гот Ьеап дебета(,о 7 " ЗЕ ЕЕ ЬюаъьасСъоз 1 КЬ - 20, )ФЪ, р 289- 29 Ъ, 1973.2. Маг 1(н Т Н, Пеыпас( регогтпасе о 1 СЕе Негттеь П Еаза Х-а оееа 1 о. " 3 ЕЕЕ 1 гапьасОаь МЬ,КфЗ,р.69-7 Ч,1969 .Составитель С. ШитовРедактор Е. Месропова Техред Н. Вабурка Корректор Л. ВласенкоЗаказ 2871/3 Тираж 1086 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, ЖРариская наб. д. 45филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4