Формирующая линия

О П И С" А Н: И-Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветснннСоциалнсткческинРеспублик 11 764106 Ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )Ч, Кл. Н 03 К 3/53 Государственный комитет по делам изобретений н открытий(72) А втор изобретения Г. А. Шнеерсон Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина(54) ФОРМИРУЮЩАЯ ЛИНИЯ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в высоковольтных формирующих устройствах, предназначенных для получения импульсов тока и напряже. ния с малыми временами нарастания, в экспериментах по нагреву плазмы, генерации мощных5 релятивистких электронных пучков и т.д. В генераторах высоковольтных импульсов в качестве основного элемента, запасающего энергию (емкостного накопителя), используют 10 ся высоковольтные формирующие линии. Главной задачей при разработке линий являетсв( Я увеличение запасаемой в них энергии% =2 при неизменных габаритах. Здесь й - энергия15 на единицу длины; С - емкость на единицу длины; О - рабочее напряжение линии. В ря. де случаев желательно при неизменной индуктив. ности линии снизить величину О, что позволяет сократить время разряда линии заданной длины или увеличить мощность, выделяемую в согласованной нагрузке.Известна формирующая линия на базе импульсного генератора, содержащего хотя бы один емкостный накопитель, имеющий не менее дяух электродов, пространство между которыми заполнено полярной жидкостью с высокой диэлектрической постоянной (глицерином или эфирным спиртом) 11.Энергоемкость линии такого типа ограничена электрической прочностью жидкого диэлектрика.В случае слабонеоднородного поля рабочее напряжение линии О = ЕЬ, где Ь - величина изоляционного зазора, Е - рабочая напряжен. ность электрического поля. Величина ЕЕ, где . Е - напряженность пробоя, который при характерных для формирующих пиний вре 6 -5 менах зарядки порядка 10 - 10 с в слабонс. однородном лоле начинается с иониэациопных процессов на электродах. Эти процессы ограни. чивают рабочее напряжение существуклцих вы. соковольтных наносекундных формируюьцих линий с жидким диэлектриком.Из известных устройств наиболее близкой по технической сущности к предложенной яв. ляется формирующая линия, состоящая из двух электродов и водяной изоляции между ними, с пористыми электродами, через которые полает.3ся ировоцяпая жидкость (цаприлер, раствор ку.пора) 123.Провадяцая прослойка снижает напряженностьэлектрического поля у микроострий на нектродсблагодаря чему возрастает рабочее напряжение.Подобиос устройство аожно в эксплуатации,требует сэалия специальной аппаратуры дпябыстрой и своевременной подачи проводящейжидкости, что затруднительно ири больцйхпло - щатрях электродов, типичных шя крупных установок.Цель изобретения повышение рабочего напряжения и эапасаемой энергии формирующейлиний.Поставленная цель достигается тем, что вформирующей линии, содержащей два металли.ческих электрода и расположенную между нимиизопяцйю, изоляция формирующей линии выпол.иена в виде двух приэлектродных слоев из основного диэлектрика с высокой диэлектрическойпостоявой и расположенного между ними слоядополнительного диэлектрика с относительно малой пизлсктрической постоянной и выполненными и этом слое каналами, заполненными основным диэлектриком,11 а чертеже показана предложенная формиру.ющая лййня в поперечном разрезе, содержапая осцовцьс металлические электроды 1, 2,ириэлсктродные слои 3, 4, выполненные из ос.цовного диэлектрика, имеющего большую дизпектрическую постоянную Я,1, слой дополни.тельного диэлектрика 5 с относительно малойдиэлектрической постоянной Е имеющего форЪму призм со скругленными углами, отделенныхдруг от друга каналами 6, заполненными основ.цым диэлектриком с большой диэлектрическойпостоянной Я, и сообщающимися с приэлект.родными слоями 3, 4.На чертеже также обозначены:Ь .- ширина "межэлектродиого зазора, заполненного комбинированной изоляцией; р - ширина каналов, 6 - расстояние между 1 осями ка-налов, заполненных основным диэлектриком.Статическое состояние устройства следующее,Между электродами 1, 2 расположена комби.цироваиная изоляция, состоящая из приэлектродных слоев 3, 4 основного. диэлектрика, дополнительного диэлектрика 5, в котором размещены каналы 6 из основного диэлектрйка"и которые сообщаются с приэлектродными слоями3, 4, Основная изоляция располагается непосредственно у поверхности электродов, а в остальной части межэлектродного зазора вдоль электродов чередуются области основного и допол.нительного диэлектриков.Разменение слоя диэлектрика с относительномалой диэлектрической постоянной Е, в толщедиэлектрика с больной диэлектрической постоянной Ейриводит к сниженйю напряжейности 4106эпектрическсло поля ца повсрхцосги пекгролов, бнастарэтому ложсг быть иовьпиецорабочее напряжение лицин. Ошако ири озсу- ствии каналов напряженность в дополнительномдизлектрикс в отношении -1 выше, чем ца5 Егэлектродах, что может иривесги к беззлектрод.полу пробой дополнительного иэлсктрика.Каналь позволяют снизить эту цаиряжсицосгьдо величины Е, ри которой отсутствуют ионн.зациошые процессы в толще диэлектрика в какалах, в долонитепьцом диэлектрике и ца поверхности их раздела)Рабочее напряжение О формирующей линвможет быть выбрано из усовияОО(р ЕЖЕ,6,.Величина предельно допустимого напряженияО ( Ев 1, если выполнено условие - -э -Р Е Еи1 Ео(напряженность бсзэлектродного пробоя Ео)ЕПри этом одновременно выполяются условияотсутствия ионизациоцьх процессов на электроде и в толще диэлектрика.При этом емкость убывает в отношении ++ - 1- - )( 1, а энергия возрастает в отношенйй Я- +3(1-+)1+) 1. Например, вчастном случае Е =801 о 6 = 2 Ео вода и по.25лиэтилен), выбирая Е- = 3, можно увеличитьв три раза энергию, запасаемую в линии,Наибольшим энергозапасом обладает линия,у которои - - . Поскольку - мало, то уЫ Е хВ 61 Ео етакой линиО -ЕОЬ, а относительное увели 30 чение энергии равноЕоТехническими преимуществами предложеннойформирующей линии являются повышение рабочего напряжения и запасаемой в ней энергиипри неизменных габаритах. Дополнительный эф 35 фект состоит в снижении погонной емкости,что позволяет увеличить мощность, выделяемуюв согласованной нагрузке.,Формула изобретенияФормирующая линия, содержащая два металлических электрода и расположенную междуними изоляцию, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения рабочего напряженияи запасаемой энергии, изоляция формирующейлинии выполнена в виде двух приэлектродныхслоев из основного диэлектрика с высокой ди.электрической постоянной и расположенногомежду ними слоя дополнительного диэлектрикас относительно малой диэлектрической постоян.ной и-размещейньми"в"этом слое каналами,сообщающимися с приэлектродными слоями и50заполненными основным диэлектриком.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании Х 116347,55кл, Н 3 Р, опублик, 21.10.662. Воробьев В, В., Капитонов ВА., Кругля.ков Э, П, Письма в журнал экспериментальнойи теоретической физики, т,. 19, с, 96, 1974764106 Составитель В. СедовТехред А,Щепанская,рректор В Бутяга повская акто Тираж 995НИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий33035, Москва, Ж, Раушская наб., д,каз 6301 49 одписное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,