Генератор импульсных напряжений

ОП ИСАНИ ИЗОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 1 ц 866712(22)Заявлено 27,12.79 (2) 2859993/1851)М, Кл. Н 03 К 3/5 присоединением заявки М23)Приоритет 1 ееударстинюай комете СССР яо делам нзобретенкй н отерытнйОпубликовано 23.О 9,81, бюллетень Дата опубликования описанит 25.0(72) Авторы изобретения бин ниБ.ститут ыс А. Гельфондокав иаиряженийции и эрдена --еском институте Научно"и при Томс Трудовог им. С. И следовательскийом ордена ОктябрКрасного ЗнаменКирова ской Рево(7) Заявит олитехнич СНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ) ГЕНЕРАТОР Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электроимпульсной технологии, обработке различных материалов высоковольтными разрядами, для испытания выключателей на разрывную мощность и ф т.ед еИзвестен генератор импульсньпс напряжений, содержащий накопительные конденсаторные батареи и искровые коммутаторы. В электроимпульсной тех 10 нологии наиболее оптимальньм с точки зрения энергоемкости процесса, его производительности и т.д. является выделение энергии в апериодическом15 или критическом режиме разряда. Для генерирования подобных импульсов могут быть использованы схемы параллельной работы генератора импульсных йапряжений и генератора импульсных то-ков. Под воздействием высоковольтного импульса, генерируемого генератором импульсных напряжений, происходит электрический пробой объекта, после чего к нему подключается генератор импульсного тока и в уже сформирован- ном канале разряда выделяется энергия, запасенная в генераторе импуль-сов тока 1.Недостатки этого генератора - необходимость изготовления двух импульсных источников, генератора тока и генератора напряжения с разными уровнями выходного напряжения или тока и сложность настройки искровых промежутков, подключающих геиератор к объекту.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является генератор импульсных напряжений, собранный по схеме Аркадьева.Маркса каждая ступень которого состоит из накопительной конденсаторной батареи, искрового коммутатора и разделитель-. ных элементов, причем генератор импульсных напряжений содержит блок запускающих сигналов и подключен к нагрузке 21.86671Недостатком известного генератораимпульсных напряжений является то,что внутреннее сопротивление генератора после срабатывания искровогопромежутка определяется величиной5емкости верхних ступеней генератораи его индуктивности и уменьшение последних требует существенного усложне"ния конструкции генератора, кроме того, изоляция генератора находится под 10воздействием колебательного импульса,что приводит к уменьшению срока службы изоляции генератора. В случае генерирования больших импульсных токовемкость верхних звеньев генератора 15должна быть достаточно большой, чтовызывает необходимость размещениябольшого количества конденсаторов наверхних звеньях, а это, с учетом ихизоляцил на требуемый класс напряже 20ния, приводит к достаточно сложнойконструктивной компоновке генератора.Цель изобретения - уменьшениевнутреннего сопротивления генераторапосле пробоя нагрузки.25Укаэанная цель достигается тем,что в генераторе импульсных напряжений, собранном по схеме АркадьеваМаркса, каждая ступень которого состоит из накопительной конденсаторйной батареи, искрового коммутатораи разделительных элементов, причемгенератор импульсных напряжений содержит блок запускающих сигналов иподключен к нагрузке, к накопительным конденсаторным батареям всехступеней, кроме первой, параллельноподключены основные электроды сре"зающих разрядников, управляющиеэлектроды которых соединены с блокомзапускающих сигналов.40После срабатывания срезающих разрядников волновое сопротивление генератора уменьшается и, если активное сопротивление разрядного контура велико, то энергия на нагрузке 45будет выделяться в апериодическомрежиме разряда. Волновое сопротивление генератора может быть уменьшено,а разрядный ток увеличен, если увеличить емкость конденсаторной батареи первой ступени по сравнению семкостями конденсаторных батарей остальных ступеней. При этом упрощается конструкция генератора, так какнаибольшее количество конденсаторов 55расположено на первой ступени и ихизоляция осуществляется лишь на уровень зарядного напряжения,2 4На чертеже изображена принципиален ная электрическая схема генератора.Генератор импульсных напряжений содержит ряд ступеней, каждая из которых состоит из конденсаторных батарей. Схема содержит конденсаторную батарею 1 первой ступени, конденса" торные батареи 2 последующих ступеней, разделительные элементы 3, искровые коммутаторы 4. Параллельно конденсаторным батареям 2 подключены основные электроды срезающих разрядников 5, управляющие электроды которых соединены с вторичной обмоткой автотрансформаторов б, первичной обмоткой которых служит провод, соединяющий конденсаторные батареи 2 с разделительными элементами 3. Выход генератора подключен к нагрузке 7. Генератор работает следующим образом.При подаче высокого напряжения происходит зарядка конденсаторных батарей 1 и 2 через разделительные элементы 3, Предварительно расстояния в искровых коммутаторах 4 и срезающих разрядниках 5 устанавливают таким образом, чтобы пробивное напряжение искрового коммутатора первой ступени было несколько меньше пробивного напряжения коммутаторов остальных ступеней. Когда напряжение на конденсаторной батарее 1 станет равным пробивному напряжению коммутатора 4 первой ступени, последний пробивается. Разрядом емкостей генератора конденсаторных батарей первых двух ступеней через элемент 3 за рассматриваемое время можно пренебречь ввиду его большой (несколько кОМ) величины. В результате этого к коммутатору 4 второй ступени прикладывается удвоенное напряжение, и он также пробивается. Аналогичные условия имеют место н при срабатывании остальных искровых коммутаторов 4 но при этом напряжение, прикладываемое к каждому последующему коммутатору, увеличивается каждый раз на велйчину зарядного напряжения.После срабатывания искровых коммутаторов 4 происходит формирование высоковольтного импульса к нагрузка 7 пробивается. В результате броска тока в разрядной цепи генератора во вторичных обмотках автотрансфор,маторов 6 индуктируются высоковольные импульсы напряжения, поступающиеил оловка Т вО.П ехв ч Корректор О. Баж 991 Подписноетвеииого комитета СССРобретений и открытий-35 Раушская наб., д, 4/5филиал атент", г. Ужгород, ул. Проектная,едакто на управляющие электроды разрядников 5, которые пробиваются, закорачивают конденсаторные батареи 2, конденсаторная батарея 1 подключается к нагрузке 7 через коммутаторы 4 и среэающие разрядники 5, При этом волновое сопротивление генератора уменьшается.Технико-экономическая эффектив ность предлагаемого генератора импульсных напряжений заключается в улучшении энергетических показателей электроимпульсной технологии в связи с выделением энергии на нагрузке из-за размещения большой емкости на первой ступени, в результате чего отпадает необходимость изоляции большого количества конденсаторов на уровень напряжения соответствующей ступени и уменьшается вес конструкции в целом за счет облегчения веса изоляторов и конструкционных элементов.формула изобретенияГенератор импульсных напряжений, собранный по схеме Аркадьева-Маркса,Заказ 8099/79 Тир ВНИИПИ Государс по делам иэ 113035 Москва Ж ППП "Пкаждая ступень которого состоит.из накопительной конденсаторной бАтареи, искрового коьпфутатора, разделительных элементов, причем генератор импульсных напряжений содержит блок запускающих сигналов и подключен к нагрузке, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения внутреннего сопротивления генерато О ра после пробоя нагрузки, к накопительным конденсаторным батареям всех ступеней, кроме первой, парал-, лельно подключены основные электроды срезающих разрядников, управляю щие электроды которых соединены сблоком запускающих сигналов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе201, Наугольных К, А. и др. Электрические разряды в воде. М., "Наука",1971, с36-46.1. Авторское свидетельство СССРУ 124544, кл. Н 03 К 3/53, 1959.