Импульсный высоковольтный ввод

О П И С А Н И Е п 1,82822 ОИЗОЬЕЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.05,81. Кл. Н 01 В 17 сударственный комитет по делам изобретений и открытийК 621,315 (088.8) ойфе и Б. А. Стекольников 2) Авторы изобретен и И 1) Заявител 54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВВ овышение наружной Изобретение относится к электротехнике,а именно к импульсным высоковольтнымвводам, и может использоваться при конструировании ускорительных трубок сильноточных импульсных ускорителей и высо- бковольтных вводов для импульсного питания электронных пушек газовых лазеров снесамостоятельным разрядом.Известны высоковольтные вводы, в которых повышение электрической прочности 10для быстрых процессов достигается методом секционирования конструкции с экранировкой стенки изолятора электродамиспециальной формы 11,Устройство этого ввода состоит из ряда 16диэлектрических колец, соединенных междусобой алюминиевыми кольцами, которыенесколько выступают за края диэлектрических. Внутрь изолятора вставлен полупроводящий цилиндр из полиуретана. Проводимость этого цилиндра обеспечивает равномерное распределение напряжения по секциям изолятора в статическом режиме. Однако такие устройства сложны в изготовлении. 26Известны также импульсные высоковольтные вводы в вакуумный объем, изоляторы которых осуществлены с резистивнымраспределением напряжения по длине 12.Наиболее просто такое распределение мо жет быть получено при использовании полого изолятора, заполненного электролитом. Однако такое решение не устраняет опасности пробоя по вакуумной поверхности изолятора, вызванного процессами, характерные времена которых меньше постоянной времени разряда паразитных емкостей, определяемых толщиной стенки изолятора, через электролит. Например, пробой, вызванный падением на стенку пучка заряженных частиц.Целью изобретения является пэлектрической прочности вдольповерхности ввода.Поставленная цель достигается тем, что в известном высоковольтном вводе в вакуумный объем, содержащем корпус из изоляционного материала, выполненный в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, полость между которыми заполнена электролитом, электроды, вакуумплотно расположенные по торцам корпуса, и проходящий через внутренний цилиндр токоведущий элемент, на наружной поверхности внешнего цилиндра намотана проволока или лента из проводящего материала, концы которой соединены с электродами.На фиг. 1 изображен импульсный высоковольтный ввод; на фиг. 2 - вариант высо. ковольтного ввода.(2) 00 На практике условие с, сг выполняется и можно заключить, что данное устройИмпульсный высоковольтный ввод состоит из высоковольтного 1 и заземленного 2 электродов, между которыми вакуумплотцо закреплен корпус, состоящий из наружного 3 и внутреннего 4 цилиндров, пространство 5 между которыми заполнено электролитом 5, На внешней поверхности цилиндра 3 размещена металлическая проволока или лента, образующие обмотку 6. Внутренняя поверхность цилиндра 4 находится в изоля ционной среде, обеспечивающей электрическую прочность по внутренней поверхности цилиндра 4 (масло, сжатый газ). Соединение высоковольтного электрода 1 с источником высоковольтного импульсного напря жения У, осуществлено проводником 7, находящимся в изоляционной среде внутри цилиндра 4.Устройство работает следующим образом. 20При подаче импульса напряжения наэлектрод 1 по внутренней поверхности цилиндра 3 из-за нали .ия электролита 5 устанавливается равномерное распределение потенциала. Начальное распределение 25 потенциала по внешней поверхности цилиндра 3 определяется соотношением частичных емкостей: междувитковой емкости обмотки, емкости между витком обмотки и землей и емкости между витком обмотки 30 и электролитом.Можно показать, что начальное распределение потенциала по внешней поверхности цилиндра определяется следующим соотношением: 35 ",": 1 - ","-, +Р -- ц) где У(х) - потенциал стенки изолятора вточке с координатой х, отсчитываемой от высоковольтного электрода;1 - длина изолятора;с - емкость между витком обмоткии электролитом;с - емкость между витком обмоткии землей;Й - емкость между двумя соседни 50ми витками обмотки.Из приведенного соотношения (1) видно,что если емкость между витком и электролитом существенно больше емкости между витком и землей (с,с,), то р=1 и распределение потенциала оказывается равно- мерным ство ввода обеспечивает практически равномерное начальное распределение потенциала вдоль изолятора.Наличие металлической обмотки защищает поверхность изолятора от случайного скопления поверхностных зарядов, вызванного, например, попаданием ускоренных частиц на изолятор.Влияние индуктивного сопротивления обмотки на ток нагрузки мало, если длительность импульса высокого напряжения 1,существенно меньше постоянной временит - 1,%,где 1 - величина индуктивности обмотки;Л - сопротивление, определяемое параллельным включением сопротивления нагрузки и сопротивления электролита,Например, высоковольтный ввод с цилиндром 3 длиной 510 мм и диаметром 480 мм с обмоткой из 160 витков обладает индуктивностью, включенной параллельно нагрузке 100 Ом, величиной 12 мГ. При этом т=120 мкс п спад площадки импульса напряжения длительностью 1=5 мкс не превышает 47 О. При с=0,1 с и с=1 неоднородность начального распределения потенциала пооверхности изолятора не превышает 0,6%.Другой вариант высоковольтного ввода в вакуумный объем выполнен следующим образом.Кила коаксцального кабеля 7 подключена к высоковольтному электроду 1, а его оплетка - к заземленному электроду 2. Внутренним изолятором 4 служит здесь жила кабеля со своей изоляцией, погруженной в электролит 5,Формула изобретенияИмпульсный высоковольтный ввод в вакуумный объем, содержащий корпус из изоляционного материала, выполцеццый 1 де двух коаксиальцо расположенных цилиндров, полость между которыми заполнена электролитом, электроды, вакуумплотно расположенные по торцам корпуса, и проходящий через гнутренний цилиндр токо- ведущий элемент, о т л и ч а ю щ ц й с я тем. что, с целью повыг "ни я электрической прочности, на наружной поверхности внешнего цилиндра намотана проволока или лента из проводящего материала, концы которой соединены с электродами.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе 1. Патент СШЛ3216439, кл. 174 - 31, 1964,2. Лвторское свидетельство СССР465143, кл. Н 05 К 5/00, 1973,