Устройство для генерирования однополярных электрических импульсов

ОП ИСАЙИ Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(11) 604066 ТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ олнительное к авт, свид-ву 6 (21) 23 11569/07 21 Заявлено 1 51 Н 01 Т 15/О некием заявкиГасударственный комитет Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий. Бапыберди Г. Касьян и П,ален ский авиационный институт 71) Заяви РОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ОДНОПОЛЯРНЫХЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ 4 Изобрет тройств, пр зике газово корителей и намических динамическние касается электрофи меняемых в исследован о разряда, физике плаз в быстродействующих устройствах (например х клапанах напуска га ес- аный разряд в цепи катушек приводит к н кольким колебаниям тарелки клапана и н пуску нескольких порций рабочего газа, что является нежелательным при проведении исследований плазменных устройств различных типов(ускорители плазмы, генераторы магнитно-вихревых колец). В настоящее время задача получения одноразового срабатывания электродинамического клапана решается увеличением емкости конденсаторной батареи и регулировкой упругого элемента клапана. Од. нако увеличение емкости приводит к увеличению дополнительных площадей под установку, ведет к удораживанию экспериментальной установки, снижает ее надежность, усложняет регулировку.Из известных устройств для получения однополярных импульсов тока используют схемы с водородными тиратронами и тригатронами 2. зических усиях по фименных ус- электродив электроза). Известны устройства типа искровых разрядников, работающие как при атмосферном, так и при пониженном давлениях и предназначенные для коммутации мощных разрядов о конденсаторных батарей 11. При этом токи разряда достигают сотен килоампер и носят характер затухающих колебаний высокой частоты (выше 50000 Гц). Искровые разрядники в цепь емкостного накопителя включаются последовательно с нагрузкой, и если нагрузка обладает коэффициентом самоиндукции 0,2 - 3 мкги, то для получения однополярного импульса тока с амплитудой 10 кА и выше малой длительности (15 - 40 мкс), разрядники оказываются бесполезными и требует 20 ся введение в цепь функционального элемента, обрывающего ток разряда после первого полу- периода. Необходимость в получении однополярных импульсов тока возникает, например, при кратковременном напуске газа при помощи электродинамического клапана. Колебатель беспечиплитудой - 20 мкс,тока во 20% от ное вклюсхему и атроныка с амстью 5плитудаяет 1 О -раллеложняет ако тиратрон олучение имп до 3 кА с д е в этом слполупериоде первом полупе тиратронов ри триг ульсов т лительн учае ам составл риоде. П езко усл Одн вают п только но даж втором тока в чениеее работу, снижает надежность. Они требуютдополнительных устройств для своей работы(трансформаторы высокого напряжения, трансформаторы накала с высоковольтной изоляцией, конденсаторы, схемы формирования запускающих импульсов, коаксиальные кабели),Наиболее близким из известных технических рецений к предлагаемому является устройство для генерйрования олнополярных электрических импульсов, содержащее емкостнойнакопитель энергии, полключенный посредстОвом токопровода через разрядник, содержащийустановленные в вакуумируемом корпусе дваосновных и управляющий электроды, к индуктивно-резистивяой нагрузке 3,Зто устройство может гарантировать нолучение однополярных импульсов только в том 1случае, если параметры цепи (С, Х, К) будутточно подобраны и всякое непредвиденное изменение в величинах параметров нагрузки может привести к появлению затухающего колебательного разряда, а не однополярного. Следовательно, подобное устройство не обеспечи.вает высокой надежности в получении однополярного сильноточного импульса.Целью изобретения является повышение надежности получения сильноточных импульсовтока микросекундной длительности, 25Зто достигается тем, что в устройстве длягенерирования однополярных электрическихимпульсов, содерЖащем емкостной накопительэнергии, подключенный посредством токопровода через разрядник, содержащий установленные в вакуумируемом корпусе два основныхи управляющий электроды, к инлуктивно резистивной нагрузке, согласно данному изобретению часть токопровода между одним из, выводов емкостного накопителя энергии и нагрузкой пропущена внутри корпуса разрядника, основные электроды которого выполненырельсового типа и расположены в одной плоскости с указанным участком токопровода перпендикулярно к нему, причем высоковольтныйи низковольтный основные электроды разряд-.ника расположены соответственно напротив высоковольтного и низковольтного концов участка токопровода,На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства; на фиг, 2 - его элек. трическая схема,Корпус 1 устройства с торцов закрыт диэлектрическими фланцами 2 и 3. М одномиз. фланцев укреплены основные электроды 4и 5 разрядника, На высоковольтном основномэлектроде надет изолятор б для исключенияэлектрического разряда по поверхности ди- %электрического фланца. Между основными электродами 4 и 5 расположен управляющий электрол 7, На внутренней поверхности корпуса 1нанесен слой 8 диэлектрического покрытия,В изоляторах 9 и 10 в стенках корпуса 1герметически укреплен оголенныЙ участок то. копровода 1. Откачка газа из корпуса производится через патрубок 12,Для получения однополярного электрического импульса тока микросекундной длительности предлагаемое устройство подсоединяется к выводам емкостного накопителя 3 энергии так, как это показано на фиг, 2. Поджигающий электрод 7 подключается к схеме 14 запуска (например, к пульту управления серийного сверхскоростного фоторегистратора СФР = 2 Н), а между точками 15 и 16 включается нагрузка, содержащая резистор 17 н катушку индуктивности 8, для которого и вырабатывается однополярный импульс тока.Из корпуса 1 откачивается газ до давления, исключающего самопробой между основными пульсовыми электродами 4 и 5 разрядника и оголенным участком токопровода 11.После зарялки емкостного накопителя до необхолимого напряжения на управляющий электрод 7 подается поджигающий импульс напряжения. М разрядном промежутке между основными электродами 4 и 5 развивается элек.трическнй разряд и ток разряда в плазменной перемычке приводит к ускорению ее в сторону расширения разрядного контура рельсового ускорителя. Кроме того, магнитное поле участка токопровода 11, взаимолействуя с током в плазменной перемычке (а направления токов в плазменной перемычке и в участке токопровода одинаковы в любой момент времени ло соприкосновения плазменной пе.ремычки с токопроводом), приводит к ускоре.нию плазменной перемычки в направлении оголенного участка токопровода 11. Плазменная перемычка, касаясь оголенного участка токо- провода, закорачивает конленсаторную бата-.рею через него. При этом олин из электродов разрядника обесточивается и обесточивается объект, подсоединенный между точками 15 иб,Устройство может быть подключено к емкостному накопителю любой емкости с зарядным напряжением от 1 кМ до 20 кМ, Но при этом в зависимости от требуемой длительности импульса и амплитуды тока необходимо при минимальной индуктивности подбирать давление газа в разряднике и его состав, Это обстоятельство не является усложняющим экспериментальную установку, поскольку при проведении плазменных исследований всегда легко обеспечить в установке необходимый вакуум и требования по технике безопасности при работе с высоким напряжением,Как показали эксперименты с предлагаемым устройством, при постоянстве геометрических размеров устройства изменением давления, можно изменять амплитуду импульса и время его запазлывания относительно запускающего импульса.М качестве изолятора внутри корпуса наилучшим образом проявил себя Тефлон:4, имеющий высокое значение теплоизоляции. Наблю даемый в проведенных экспериментах второй импульс тока с малой скоростью нарастания может быть устранен, если заранее известны индуктивность, активное сопротивление нагрузки и характеристики разряда емкостного накопителя,Применение предлагаемого устройства в фи зических исследованиях (в частности при при604066 формула изобретения Составитель Е. БочковаТехред О. Луговая Корректор А. Гринев Тираж 960 Подннсиое Редактор А.МарковЗаказ 2 07/45 митета Совета Министров СССР ретений н открытий Раугнская наб. д. 45 Ужгород, уя, Проектная, 45мененни электродинамического клапана для напуска газа в плазменные устройства) позволяет почти втрое снизить стоимость оборудования для импульсного клапана н уменьшить занимаемые площади под установку, а главное обеспечивает напуск одной порции газа,Устройство для генерирования однополяр. ных электрических импульсов, содержащее емвктной накопитель энергии, подключенный пос. редством токопровода через разрядник, содержащий установленные в вакуумируемом корпусе два основных и управляющий электроды, к индуктивно-резистивной нагрузке, отличаюи 4 ееся тем, что, с целью повышения надежносОНИИПИ Государственного но делам изоб 113035, Москва, Жфилиал ППП Патент, 6ти, в нем часть токопровола между одним кз выводов емкостного накопителя и нагруз.кой нропущена внутри корпуса разрядника, основные электроды которого выполкены рельсового типа и расположены в одной плоскостис указанным участком токопровода перпендикулярно к нему, причем высоковольтный и низковольтный основные электроды разрядника расположены соответствекко напротив высоковольтного и низковольтного концов участ.ка токопровода.Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе:1. Арцимович Л. А. Управляемые термоя.дерные реакции. М., Физматгиз, 1963, с. 496.2, Ворончев Т. А. Импульсные ткратроны,М Советское радио, 1958, с. 163.3. Авторское свидетельство СССР139384, кл. В 23 К 9/06; 196.