Генератор высоковольтных импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХОВИЛЮаепааРЕСПУБЛИК ив Н 03 К /53 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ САНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ ТЕЛЬСТВУ(21) 3361860/18-21 . можностей генератора, между высоко- -(22) 05,12,81 . . вольтным. входным зажимом формирующей .(46) 15.04.83,. 6 юл. В 14 .линии и входным конденсатором линии (72) Е.И. Иеллех и Е.П. Павлов введен первый управляемый разрядник, (53) 621,219.53(088.8) .: между высоковольтным выходным зажи- (56) 1. Патент США 11 2533285, . мом Формирующей линии и выходным кон. .кл. 250-17, опублик. 1950. . денсатором линии введен второй уп 2. Авторское свидетельство СССР равляемый разрядник, между точкой 11 572916, кл. Н 03 К 3153 1976. . соединения первого управляемого разрядника с входным конденсатором и (54)(57) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ общей шиной генераторавключены сое- ИИПУЛЬСОВ,. содержащий источник по- диненные,последовательно зарядный стоянного тока, с положительным по- элемент и дополнительный высоко,.люсом которого соединен один из вольтный выпрямитель, положительным электродов коммутатора с блоком уп- полюсом подключенный к зарядному эле" равления, другой электрод коммутато- менту, а между. точкой соединения втора соединен с высоковольтным зажимом рого управляемого разрядника и общей входа Формируецей линии, высоковольг шиной включен другой зарядный эле" ный выходной зажим. которой соединен . мент, между высоковольтным входным с отрицательным полюсом источника по" зажимом Формирующей линии и нагруз" стоянного тока, к которому также под- кой включен третий управляемый раз-ключена одним концом нагрузка, о т - рядник, при этом управляющие электл и ч а ю щ и й с я тем, что, с роды разрядников подключены к блоку ,целью расширеыия Функциональных воз- управления коммутатора.Изобретение относится к импульснойэлектроэнергетике, а именно, к генераторам мощных импульсов, построенных на основе использования формирующих линий с полным разрядом на- .копителей энергии.Известны устройства формированиявысоковольтных импульсов, выполненные на основе формирующей линии с накоплением энергии в электрическомполе ее конденсаторов 1 1.К недостаткам таких устройств можно отнести пониженную надежность вызванную тем, что конденсаторы линиипочти постоянно находятся под высоким напряжением, равным удвоеннойамплитуде импульсного напряжения нанагрузке, а также большие вес и габариты, обусловленные сравнительно низ-.кой удельной энергоемкостью конденсаторов линии,Наиболее близким к предлагаемомуизобретению является импульсный моду",лятор, который содержит источник постоянного напряжения, с положительным 25полюсом которого соединен один изэлектродов коммутирующего элемента, .другой электрод которого соединен свысоковольтным зажимом входа формирующей линии, у которой высоковольтный зажим выхода соединен с отрица- .тельным полюсом источника постоянногонапряжения, а также нагрузку, подключенную параллельно соединеннымпоследовательно катушкам индуКтивнос. З 5ти формирующей линии 1 2 1.Недостатком известного модулятораявляется то, что коммутирующий элементиспользуемый в качестве высоковольтного выключателя постоянного то 4 Ока может обеспечить работу модуляторалишь в двух режимах, а именно: в режи.ме малой выходной импульсной мощнос"ти с достаточно высокой частотой по.вторения (при использовании в качест ве выключателя постоянного тока не- .разрушающих коммутаторов многократного действия, таких как электронныелампы, электроннолучевые коммутаторы,вакуумные дугогасительные Камеры, газоразрядные приборы с полным управле"нием, например таситроны) и в режьЬе.большой выходной импульсной мощности,но при разных импульсах, что обусловлено использованием в качестве выключателя постоянного. тока разрушаемыхкоммутаторов однократного действия,таких как электрические взрывающиесяпроводники (ЭВП) и коммутаторы на основе взрывчатых веществ в сочетанииЭВП.Цель изобретения - расширениеФункциональных воэможностей генератора за счет. увеличения. частоты повторения импульсов при высокой выходной мощности без существенного увеличения его веса и габаритов путем использования крайних конденсаторов формирующей линии для коммутации основ" ного выключателя.Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов, содержащем источник постоянного тока, с положительным поЛюсом которого соединен один из электродов коммутатора с блоком управления, при этом другой электрод коммутатора соединен с высоковольтным зажимом входа формирующей линии, высоковольтныйвыходной зажим которой соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока, ккоторому также подключена одним концом нагрузка, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и входным конденсато-.ром линии введен первый управляемый разрядник, между высоковольтным выходным зажимом формирующей линии ивыходным конденсатором линии введен второй управляемый разрядник, между точкой соединения первого управляемого разрядника с входным конденсатором и общей шиной генератора вклю"чены соединенные последовательно зарядный элемент и дополнительный высоковольтный выпрямитель, положительным гюлюсом подключенный к зарядному элементу, а между точкой соедине" ния второго управляемого разрядника и общей шиной .включен другой зарядный элемент, между высоковольтным входным зажимом формирующей линии и нагрузкой включен третий управляемый разрядник, при этом управляющиеэлектроды разрядников подключены кблоку управления коммутатора.На чертеже изображена схема устройстваГенератор высоковольтных импульсов содержит искусственную формирующую линию 1, у которой соединеныпоследовательно.катушкииндуктивностеФ,к крайним выводам которых подключеныдве параллельные ветви, одна из которых. состоит из соединенных последовательно источника 2 постоянного токаи коммутатора 3, в качестве которогоможет быть использована, например,;10124 27 4 й 1 о =1 о 9 3вакуумная дугогасительная камера (ВДК), а вторая - из,соединенных последовательно управляемого разрядника 4 и .нагрузки 5. Крайние конденсаторы Формирующей линии 1 подсоеди" з нены к высоковольтным:входному и выходному зажимам линии через управляе" мые разрядники 6 и 7:соответствеййо. Между точкой соединения управляемого разрядника б с входным конденсатором М 1 линиии общейшиной 13. генератора включейы соединяемые последовательно . зарядный элемент 8 и высоковольный выпрямите 1 ь 9, а между точкой соединения управляемого разряднИка 7 с вы" И ходным конденсатором 12 линии и общей шиной 13 .генератора включен другой зарядный элемент 111. Блоки управления .основного коммутатора 3 и управляемых разрядников 4, 6 и 7 совмещены в бло" а ке управления и синхронизации 14,Работа генератора высоковольтных импульсов йроисходит следующим образом.В исходный момент управляемые раз- ц рядники 4, б и 7 находятся в непроводящем состоянии, а коммутатор 3 замкнут. При этом происходит зарядка ка" тушек индуктивностей Формирующей ли-. нии 1 током амплитудой 1 р от источни-ка постоянного тока 2 через коммутатор 3. Одновремендо с этим входной 11 и выходной. 12 конденсаторы линии 1 заряжаются до напряженияОр. каждый (полярность напряжения показана на. схеме без скобок) от высоковольтного .выпрямителя 9 4 ерез зарядные элементы 8 и 10. Затем с блока управления 14 приходит сигнал на разведение кон,тактов вакуумной дугогасительной Ка" меры (ВДК) 3. При этом между контак 46 тами ВДК возникает вакуумная дуга от ключенЖ. В момент времени, когда расстояние между контактами ВДК становится достаточно большим, чтобы не возникло вторичного пробоя межконтакт.фф ного промежутка после гашения дуги отключения, с блока управления. 14 " приходят сигналы на запуск управляемых разрядников 6 и 7. В результате вход". ной и выходной кондейсаторы линии 1 фЗ . разряжаются последовательно через управляемые разрядники б и 7 и через коммутатор 3 и источник 2, обесточи" вая при этом, контакты коммутатора 3 и вызывая тем самым погасание вакуум- зз ной дуги в неми его отключение. Ток, запасенный в катушках. индуктивностей Формирующей линии 1, замыкается теперь через разрядник 7, выходной ивходной конденсаторы линии и разрядник 6. С этого момента начинается зарядка конденсаторов формирующей ли-нии 1 напряжением рабочей полярности(показано в скобках) током 1 о, за"пасенным ранее в катушках индуктив"ностей линии. Одновременно с этим сблока управления 14 приходит управ ляющий сигнал на запуск управляемогоразрядника 4, подключая тем самымсогласованную нагрузку между входными выходным зажимами формирующей линии. Сопротивление нагрузки КН выбрано равным. удвоенному волновому сопротивлению линии, .т.,е. в= гу.Начиная с момента подключения.нагрузки 5 и линии ,.на входе и выходе линии появляются перепады напряжения разных знаков амплитудой 1 О ф, которые начинают распространяться навстречу друг другу. В течение, интер,вала времени 0 +се)(где -ф,Сш 3 ,1. Со - суммарная индуктивность и ем", кость формирующей линии) конденсаторы :линии заряжаются от краев к центру напряжением разного знака амплитудой 1 о в ,В течение интервала времени (ф й -й д ) конденсаторы линии разряжаются от центра к краям встречными волнами напряжения, К моменту вре-. мени В .= й , конденсаторы линии ока зываются разряженными,а ток в катуш-, ках индуктивностей прекращается. За" пасов энергии в линии не остается, Напряжение на нагрузке 5 существует, таким образом, в течение времени 1 ;и равно Затем процессы повторяются.Поскольку коммутация вакуумной дугогасительной камерой осуществляется в .предлагаемом генераторе в условиях ограниченного времени горения вакуумной дуги отключения за счет принудительного обесточивания контактов ВДК, то амплитуда отключаемого тока, примерно, на два порядка пре. вышает значение отключаемого камерой 1 тока в.схеме прототипа. Экспериментальная проверка работы генератора с использованием вакуумной камеры типа КДВпоказывает, что величина отключаемого камерой тока возрастает5 1012427 6от 10" 15 А в схеме прототипа до 900 А венно и выходная импульсная мощностьв предлагаемой схеме при напряжении . генератора возрастает более, чем вна коммутаторе до 10 к 8. Соответст раз. Составитель 8к Техред А.Ач рмаков Корректор М. Ш актор К. В Заказ 2788/6 д. М 5 оектная П "Патент", г. ужгород, ул филиа Тираж 934 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 113035, Москва, Я, Раушска