Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик оц 911689(23) ПриоритетОпубликовано 0703.82, Бюллетень М 9Дата опубликования описания 070382 Ц М. Кл. Н 03 К 3/53 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54 ) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ НА ИНДУКТИВНЫХ НАКОПИТЕЛЯХ ЭНЕРГИИ Изобретение относится к источникам высоковольтных электрических импульсов на индуктивных накопителях энергии, а именно к генераторам высоковольтных импульсов, применяемых для питания импульсных лазеров, сильноточных ускорителей и т,д. Известен генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии, выполненный по схеме удвоения напряжения и включающий в себя источник питания, две цепи, состоящие из соленоида и разьыкателя, подключенные параллельно к источнику питания, разрядник-обострительи нагрузку 1. Известный генератор имеет высокий КПД передачи энергии в нагрузку, однако ие допускает связи нагрузки с корпусом источника, что создает трудности при измерениях характеристик установки, требует разработки новых размыкателей тока с повышенным коэффициентом К увеличения напряжения (К М 100) при освоении диапазона напряжений 0 и 106 - 10 В с питанием от источника с напряжением Ч с 100 кВ, так как выходное напря. жение генератора может быть представлено в видеП = 2 КЧ,5 где 11 - выходное напряжение генератора;К - коэффициент.умножения напряжения раэмикателя;Ч " напряжение источника пита 10ния.Наиболее близким к предлагаемомуявляется генератор высоковольтныхимпульсов на индуктивных накопителях энергии, содержащий источниктока, по крайней, мере два индуктив 15 ных йакопителя, выполненных в видеодновиткового соленоида и раэвыкате"ля,соединенных последовательно,причем раэьыкатель является частьюодновиткового соленоида, и нагруэоч 20 ную цепь с разрядником-обострителеми нагрузкой, включенными последовательно (2). Недостатком данного генератораявляется малый КПД передачи энерг 1 ив нагрузку, причем значение егоуменьшается пропорционально числукаск 6 дов. Для одного каскада составляет Ф 25, двух12, трех ;с 6% и 3051 О 20 и ьи фн Ьи 4 11, фон30 35 40 45 50 55 60 65 Цель изобретения - увеличение КПД передачи энергии в наГрузку и выходного напряжения генератора.Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов индуктивных накопителях энергии, содержащем источник тока, по крайней мере два индуктивных накопителя, выполненных в виде одновиткового соленоида и размякателя, соединенных последовательно, причем размыкатель является частью одновиткового соленоида, нагрузочную цепь с разрядником-обострителем и нагрузкой, включенными последователь но, и токоприводящую шину, индуктивные накопители размещены вдоль прямолинейной токопроводящей Шины друг за другом и ориентированы относительно нее так, что векторы магнит-, ных потоков каждого из.индуктивных накопителей параллельны, направлены в одну сторону и перпендикулярны к продольной оси шины, при. этом токо- проводящая шина соединена с началом всех индуктивных накопителей и подключена к одному из полюсов источ 2 ника, к другому полюсу которого подключены концы всех индуктивных накопителей и нагрузочная цепь подключена к концам токопроводящей шины и выполнена охватывающей магнитные потоки всех соленоидов.Принципиальная конструктивная и электрическая схема генератора высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии показана на чертеже.Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии состоит из источника 1 тока, один из полюсов которого подсоединен к началам индуктивных накопителей 2, выполненных в виде одновитковых соленоидов, и размыкателей 3, представляющих последовательную цепь, посредством токопроводящей шины 4, а концы всех индуктивных накопителей подключены ко второму полюсу источника, нагрузочной цепи, состоящей из разрядника-обострителя 5 и нагрузки б, соединенных последовательно.Конструктивно размыкатель может . быть выполнен в виде взрывающихся проволочек или фольги, в виде плазменного канала, деформируемого зарядом ВВ и др. Устройство работает следующим образом.При включении источника 1 тока по параллельным цепям индуктивных накопителей 2 проходят токи Э 1 создавая магнитные потоки ф,; =Ь Э 1/ где - индуктивность индуктивного йакопителя. В результате этого в каждом из индуктивных накопителей 2 запасается энергия И, равная фФ;: ф . В момент максимума магйьнйтного потока одновременно срабатывают размякатели 3, вызывая быстрое изменение магнитных потоков Ф; а так как цепь нагрузки б охваты- вает одновременно все магнитные потоки с идентичной ориентацией в пространстве, то к нагрузке б через разрядник-обостритель 5 будет приложено напряжение Ц, равноеа иаф0- ч- ф и -икЧ,где и - число индуктивных накопителей 2;К - коэффициент увеличения напряжения соответствующимразмыкателем;Ч - напряжение источника. Возрастающее напряжение П замюкает разрядник-обостритель 5 и перебрасывает часть энергии в нагрузкуб. Количество энергии Ии, переданноев нагрузку б, в случае ее индуктивного характера определяется закономсохранения магнитного потока и равна где И - первоначально накопленнаяоэнергия;ЬИ - индуктивность нагрузки. При равенстве индуктивностей генератора и нагрузки ( Й Ь = "и) энергия в нагрузке составляет 25 первоначально запасаемой, а 50 выделяется в размыкателях. При работе генератора на резистивную нагрузку КПД его определяетсй соотношением сопротивления й размыкателей (й = Е В, где й - максимальное сопротивлейие одного размыкателя и сопротивления Вя нагрузки. В оптимальном случае КПД может составлять 50.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при максимальном КПД создавать генераторы с требуеьмм выходным напряжением, ричем для их реализации могут быть использованы имеющиеся в налйчии размыкатели и энергоемкие источники со ,сравнительно низким выходным напряжением,Наиболее успешно устройство может работ ать с пит ани ем от взрывомагнитных генераторов тока в силу того, что увеличение числа индуктиваых накопителей с параллельным питанием приводит к благоприятным условиям работы источника, т.е. индуктивность нагрузки уменьшается с увеличением числа секций, что открывает возможности создания импульсных сильноточных источников с заданной амплитудой напряжения.911689 Формула изобретения Сост авит ель В. Чорба 1. Горбунова Техред Т.Маточка Корректор А, Ференц юдак Подписное та СССРтийб, д. 4/5 Тираж 954ИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и откр5, Москва, Ж, Раушская н Заказ 1147/4 3 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях,энергии, содержащий источник тока, по крайней мере два индуктивных накопителя, выполненных в виде одновит- . кового соленоида и размыкателя,соединенных последовательно, причем разжкатель является частью одновиткового соленоида, нагрузочную цепь с разрядником -обострителем и нагруз-. кой, включенными последователЬно, и токопроводящую шину, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,с целью увеличения КПД передачи энергии в нагрузку и выходного напряжения генератора, индуктивные накопители размещены вдоль прямолинейной токопроводящей ,шины друг за другом и ориентированы. относительно нее так, что векторымагнитных потоков накопителей параллельны, направлены в одну сторону иперпендикулярны к продольной осишины, при этом токопроводящая шинасоединена с началом всех индуктивныхнакопителей и с одним из полюсовисточника, к другому полюсу котОрого подключены концы всех индуктивныхнакопителей, а нагрузочная цепь подключена к концам токопроводящей шины и выполнена охватывающей магнитные потоки всех соленоидов.1юИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 635605, кл. Н 03 К 3/53, 1978.2, Бащеп 1 6. Хапез апс 1 Н.КогЫгВеч. Яс 1 еп 1 1 пз 1 г, чо 6. 30, Р 11,1965, р. 1032 (прототип).