Генератор высоковольтных импульсов

Сефз Сфеетана Социал мстмчесамиресвублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ПЛЬСТВУ(51)М. Кл. с лрисоедмненмем заламйо Н 03 К 3/53 ГосуМрствеииый комитет СССР ио амам изобретеиий и открытий(23) Г 3 риоритет Опубликовано 230181 бмллетень 49 3 Дата опубликования описании 23. 01. 81(72) Авторы изобретении М.И. Козлов, В.Л. Гершенкрой, Н.И.и В.И. Гошуренко Днепродзержинский ордена Трудового индустриальный институт им. Красного Знамени М.И. Арсеничева(54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к генераторам импульсных напряжений, используемым, преимущественно, в технике высоких напряжений, в ускорительной технике, в лазерной технике.По основному авт,св. 9 635602 известен генератор, содержащий ряд последовательно соединенных накопительных конденсаторов, общие точки которых через зарядные элементы соединены с источником питания, нагрузку,подключенную к последовательному ряду накопительных конденсаторов, цепочки перемены полярности, содержащие катушку индуктивности, выпрями тельный элемент и коммутатор и включенные параллельно нечетным конденсаторам ряда вспомогательные конденсаторы, через которые ковееутаторы соединены между собой по схеме 20 Аркадьева-Маркса Я.достоинством генератора является автоматический запуск всех коммута" торов и возможность необратимой пе" реэарядки каждого нечетного накоПительного конденсатора.Недостатком известного генератора является невозможность получения импульсов разной полярности, а также значительные потери запасае мой в накопительных конденсаторах энергии, обусловленные потерями энергии в зарядных элементах при разряде через них конденсаторов,что снижает КОД генератора и препятствует повьваению частоты срабатывания генераторов из-за противоречия, согласно которому при заряде зарядные элементы должны иметь возможно малое сопротивление, а при разряде - возможно большое.Цель изобретения - получение импульсов разной полярности и повышение КПД генератора.Для достижения указанной цели в генераторе импульсов, содержащем ряд последовательно соединенных накопительных конденсаторов, общие точки которых через зарядные элементы соединены с источником питания, нагрузку, подключенную к последовательному ряду накопительных конденсаторов, цепочки перемены полярности, содержащие катуаФу нндуктивности, выпрямительный элемент и коммутатор и включенные параллельно нечетным конденсаторам ряда вспомогательные конденсаторы, через которые коммутаторы соединены между собой по схеме Аркадьева-Маркса,парал 799111лельно каждому ченому накопительному конденсатору включена дополнительная цепь перемены полярности, содержащая катушку индуктивности,выпрямительный элемент и коммутатор,коммутаторы соединены в последовательный ряд по схеме Аркадьева-Марксачерез вспомогательные конденсаторы,а верхняя обкладка каждого нечетногонакопительного конденсатора соединеначерез соответствующий выпрямительный элемент с источником питания.При пробое коммутаторов цепочек перемены полярности, включенных параллельно нечетным накопительным конденсаторам; на нагрузке Формируетсяимпульс одной полярности, а при пробое коммутаторов цепочек переменыполярности, включенных параллельночетным накопительным конденсаторам,на нагрузке Формируется импульс другой полярности. При этом в обоих 20случаях выпрямительные элементы,включенные между зарядными элементамии накопительными конденсаторами,препятствуют разряду последних череззарядные элементы. 1На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого генератора высоковольтных импульсов.Генератор содержит накопительныеконденсаторы 1-4 (для простоты показано только 4 конденсатора), включенные параллельно каждому нечетному накопительному конденсатору цепочкиперемены полярности, содержащей катушки 5 и 6 индуктивности, выпрямительные элементы 7 и 8, управляеьийкоммутатор (искровой разрядник) 9и неуправляемый коммутатор 10. Коммутаторы 9 и 10 соединены в последовательный ряд по схеме АркадьеваМаркса через вспомогательные конденсаторы 11 и 12.Параллельно каждому четному накопительному конденсатору включены дополнительные цепочкиперемены полярности, содержащие катушки 13-15 индуктивности, выпРямительные элементы 16-18,управляемыйкоммутатор 19 и неуправляемый ком"мутатор 20. Коммутаторы 19 и 20соединены в последовательный ряд посхеме Аркадьева-Маркса через вспо- рмогательные конденсаторы 21 и 22.Зарядка всех конденсаторов осуществляется от источника переменногонапряжения (не показан) через зарядные элементы 23-26 и выпрямительные элементы 27-30. К последовательному ряду накопительных конденсаторов подключена нагрузка 31 черезкоммутатор 32. Генератор работает следующим образомВ исходном состоянии все конденсаторы устройства заряжены до максимального напряжения источника питания. После подачи запускающего импульса на управляемый коммутатор 9 и его пробоя на коммутаторе 10 появляется двойное перенапряжение, которое вызывает пробой этого коммутатора.После срабатывания коммутаторов 9 и 10 нечетные накопительные конденсаторы 1 и 3 перезаряжаются через катушки 5 и 6 индуктивности.и выпрямительные элементы 7 и 8 и остаются в таком состоянии до полной разрядки через коммутатор 32 и нагрузку, на которой суммируется напряжение последовательного ряда накопительных конденсаторов. При этом коммутатор 32 может быть настроен на пробой на плоской части импульсного напряжения последовательного ряда накопительных конденсаторов. Это позволяет получать стабильную амплитуду импульса на нагрузке.При необходимости полярность импульса может быть изменена. Для этого управляющий импульс нужно подать на управляемый коммутатор 19, пробой которого приводит к автоматическому пробою коммутатора 20 и необратимой перезарядке каждого четного конденсатора. При этом на нагрузке как и в первом случае происходит суммирование напряжений накопительных конденсаторов, но при этом импульс имеет противоположную полярностьВремя срабатывания коммутаторов, соединенных по схеме Аркадьева-Марк" са, зависит от параметров разрядной цепи (малая емкость вспомогательных конденсаторов по сравнению с емкостью накопительных конденсаторов, малая индуктивность разрядной цепи, наличие коммутаторов под давлением в газе) И может составлять величину порядка нескольких наносекунд. Это время много меньше времени перезарядки накопительных конденсаторов, В связи с этим запуск всех коммутаторов (левой и правой половины генератора) можно считать синхронным. Выпрямительные элементы схема должны выдерживать удвоенное максимальное напряжение источника.Выпрямительные элементы, включенные между накопительными конденсаторами и зарядными элементами,позволяют отделить накопительные конденсаторы не только от источника питания, но и друг от друга во время переходного процесса. Это позволяет уменьшить потери запасаемой энергии при разряде накопительных конденсаторов через зарядные элементы, что повышает КПД генератора, и увеличить частоту посылок импульсов за счет того, что сопротивление зарядных элементов может быть уменьшено.799111 Составитель А. ТимофеевТехредМ.Табакович Корректор Е. Пап Редактор В. Данк Тираж 999 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауаказ 10090/82 Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5 ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4 При наличии большого числа ступеней умножения работа генератора не отличается от работы описанного выше генератора.Предлагаеьый генератор может найти широкое применение в качестве источника импульсов высокого напряжения очень большой длительности и разной полярности. формула изобретения Генератор высоковольтных импульсов по авт.св. Р 635602, о т л ич а ю щ и й с я тем,что, с целью получения импульсов разной полярн сти и повышения КПД, параллельно каждому четному накопительному конденсатору включена дополнительная цепь перемены полярности, содержащая катушкуиндуктивности, выпрямительный элемент и коммутатор, коммутаторы соединены в последовательнМй ряд посхеме Аркадьева-Маркса через вспомогательные конденсаторы, а верхняяобкладка каждого нечетного накопительного конденсатора соединена черезсоответствующий выпрямительный эле-.мент с источником питания,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 635602, кл. Н 03 К 3/53 1978