Многоступенчатый генератор высоковольтных импульсов

СОЮЗ СОВЕТСИИсоциллистичеснРЕСПУБЛИИ 51)5 Н 03 К 3/5 ЕТЕНИЯ ПИСАНИЕ Смирнов,етвертков 1 вгде даче ве рц 1 ве ар ТЕЕЕ Рц 1 ве рцеоце И,М. мнев В,Вочные наноМ.: Наука,Месяц Г.А,. Генеекундных импульса торы мощных наноМ.; Сов.радио,19 ГОСУДАГСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) 1.Т.,Наг 1 воп. Мц 18 епегагогв Гог Гавг г 1р 1 саопв. Ргос. 4Родег СопГегепсе, АЬЬц1983, р.277-281.Ковальчук Б.Н КреПатолицын Ю.Ф. Сильнотсекундные генераторы.1979.(57) Изобретение относится к импульсным генераторам с использованием разрядных приборов в качестве коммутаторов и может быть применено в,области управляемого импульсного термоядерного синтеза. Цель изобретения -повышение КПД генератора. Генератор содержит центральный электрод из секций 1-4 разных поперечйых размеров, корпус 5, промежуточные электроды 6 - 8, коммутаторы 9 -4, нагрузку 13, источник 15 питания и устройство 16 синхронизации, Поставленная цель достигается установкой промежуточных электродов 6 - 8, начиная с секция 2 с одинаковой длиной, равной длине секций 1,3,4, а длиной секции 1 вдвое меньшей,чем последующие, подключением центрального электрода к источнику 15 питания, установкой коммутатора 9 в начале секции 1, а коммутаторов. 10- 12 - в середине секций 2-4, и коммутатора ф 14 между центральным электродом и нагрузкой 13. При этом поперечные размеры секции промежуточных электро- С дов и корпуса таковы, что волновое- сопротивление между первой секцией, и корпусом и промежуточными электродами и корпусом равно В, а между про" фь межуточными электродами и последующими секциями равно 2 К(п), где и- номер секции. 1 ил,3 1499709Изобретение относится к импульсным генераторам с использованием разрядных приборов в качестве коммутаторов и может быть использовано в об 5ласти управляемого импульсного термоядерного синтеза.11 елью изобретения является повьппение КПД генератора путем устраненияиз генератора шунтирующих линий,участвующих в формировании импульса,Это достигается тем, что всяэнергия, накопленная во время зарядки в линиях генератора, передаетсяв Формируемыйимпульс.Устройство поз-;15воляет увеличить выходное напряжениепри применении тех же первичных накопителей в (И,5) раэ, где И -число секций центрального электрода.Па чертеже представлена схема мкогоступенчатого генератора, электродыи корпус которого выполнены в видекоаксиальных цилиндров,Предлагаемый генератор содержитцентральный электрод, состоящий из 25четырех секций 1,2,3,4 разных поперечных размеров, Длина секций 2,3,4одинакова, Первая секция 1 центрального электрода имеет длину вдвоеменьшую, чем последующие. Между кор.пусом 5 и секциями 2,3,4 центрального электрода расположены одинаковыепромежуточные электроды 6,7,8. В начале секции 1 центрального электродамелинду секцией и корпусом установленкоммутатор 9. Коммутаторы 10,1112установлены между корпусом 5 и промежуточными электродами 6,7,8, в центральной части промежуточных электродов. Выход генератора - конец секции4 центрального электрода - отделенот нагрузки 13 коммутатором 14. Про"межуточные электроды 6,7,8 и центральный электрод (секции 1-4) подсоединены к источнику питания 15,Коммутаторы 9,10,11,12,14 подсоединены к устройству синхронизации 16,Генератор работает следуюпщм образом,После зарядки центрального (секции 1-4),и промежуточного электродов506-8 от источника питания 15 сигналомот устройства синхронизации инициируется срабатывание коммутаторов 9.После срабатывания коммутаторов 955в ликии, образованной внешним корпусом 5 и секцией 1 центрального электрода, возбуждается волна с амплитудой, равной половине напряжения эа 4рядки центрального электрода., В точке перехода первой секции центрального электрода во вторую, при условии, что волновые сопротивления линий,образованнык первой секцией центральнога электрода и корпусом и корпу" сом и промежуточным электродом б, равны между собой и равны половине волнового сопротивления линии секция 2 центрального электрода - промежуточный электрод б в последнюю переходит волна с амплитудой, равной напряжению зарядки, Поскольку длина первойсекции центрального электрода равна половике длины промежуточного электрода - расстоянию от края промежуточного электрода 6 до коммутатора О, которые расположены в середине промежуточного электрода б,.через время ЗТ, где Т - время пробега электромагнитного импульса по линии первая секция центрального электрода- корпус, вся энергия, запасенная во время зарядки в линиях первая сек-. ция центрального электрода - корпус и в половине линии промежуточный электрод - корпус, переходит в энергию импульса, распространяющегося по линии промежуточный электрод бвторая секция центрального электрода. Коммутаторы 10 срабатывают через время 2 Т после срабатывания коммутаторов 9 и не влияют на процессы Формирования импульса, описанные выше, Через время Т после срабатывания коммутаторов 10 к точке перехода вторая секция центрального электрода - третья секция центрального электрода подходит Фронт импульса, распространяющегося по линии промеужточный электрод 6 - вторая секция центрального электрода, и фронт импульса, сформированного в линии промежуточный электрод б - корпус после срабатывания коммутаторов 10.Вся энергия, запасенная в электродах между коммутаторами 10 и 11, переходит в энергию импульса, распространяющегося по линии промежуточный электрод 7 - третья секция центрального электрода, прибавившись к энергии импульса, сформированного в линии промежуточный электрод 6 - вторая секция центрального электрода при условии, что волновые сопротивления линий, образованных промежуточными электродами 6 и 7 и корпусом, равны между собой, а волновое сопротивление линии промежуточный1499709 10 15 20 55 электрод 7 - секция центрального электрода 3 равно сумме волновых сопротивлений трех остальных линий, подходящих к стыку второй и третьей секций центрального электрода, Кроме согласования волновых сопротивлений для полной передачи энергии, запасенной в электродных промежутках 1 в энергию импульса, необходимо согласование размеров электродов и длитель-. ности импульса; а именно: поскольку длительность импульса равна 2 Т, длины промежуточных электродов 6 и 7 от коммутаторов 10 и 11 соответст- венно должны быть равны сТ, где с - скорость электромагнитного импульса , в среде, заполняющей межэлектродные промежутки в генераторе, Условия, ., возникающие на последующих стыках электродов генератора, аналогичны рассмотренным выше, Таким образом, волновые сопротивления линий, образованных секциями центрального электрода и промежуточными электродами, равны последовательно 2 В(п), т.е, 2 К, 4 Е, бй, где В - волновое сопротивление линий, образованных проме- жуточными электродами и корпусом или первой секцией центрального электрода и корпусом, Длины линий, в которых накапливается энергия при заряд. ке, должны быть равны, и, следовательно, должны быть равны длине соответствующих электродов; поскольку промежуточные электроды составляют две такие линии, обеспечивающие формирование импульса на разных стыках электродов, их длина должна быть вдвое больше длины первой секции центрального электрода. Длина линий промежуточный электрод - секция центрального электрода равна 2 сТ, что обеспечивает надлежащую задержку импульса при его распространении от одного стыка электродов до последующего, Нагрузка 13 согласована с генератором, если ее сопротивление составит 7 К. Амплитуда напряжения на нагрузке составит 7/211, где 11 - напряжение зарядки центрального электрода и промежуточньи электродов. Коммутатор 14 необходим для отделения нагрузки от генератора на время зарядки центрального электрода и формирования импульса.Выполнение требования согласования волновых сопротивлений и длин электродов является необходимым условием эффективной работы генеряторя,Линии, образовянные первой секцией центрального электродя и корпусом и промежуточными электродямц н корпусом, участвуют в накоплении энергии во время зарядки и в формировании импульса, Линии, образованные второй и последующими секциями центрального электрода и соответствующими промежуточными электродами, обеспечивают передачу импульса по генератору к нагрузке. Формула изобретения Многоступенчатый генератор высоковольтных импульсов, содержащий корпус, центральный электрод нз секций разньи сечений, заряжаемые промежуточные электроды одинаковой длины, соответствующей длине секции центрального электрода, расположенныемежду корпусом ц центральным элек тродом, присоединенные к источникузарядки, второй вывод которого подсоединен к корпусу, ц коммутаторы,установленные между корпусом и промежуточнымиэлектродами, присоединенные к устройству синхронизации, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения КПД, промежуточныеэлектроды размещены между второй ипоследующими секццямц центральногоэлектрода и корпусом, первая секцияцентрального электрода имеет длинувдвое меньшую, чем последующие секции центрального электрода, имеющие 40одинаковую длину, центральный электрод присоединен к источнику зарядки, коммутаторы установлены в центральной части промежуточных электродов, на краю первой секццц центрального электрода между корпусом и центральным электродом и между централь"ным электродом и нагрузкой, причемпоперечные размеры секций центрально. го электрода, промежуточных электродов и корпуса тякояы, что волновые 50сопротивления линий, обрязованньипервой секцией центряльного электрода и корпусом и промежуточными электродами и корпусом равны, а волновые сопротивления линий, обрязовянньи второй ипоследующими секццямц цент" рального электрода ц соответствующими промежуточнью эяс:тродямц равны2 К(п),1499709 Составитель Д,НовичковТехред И. Дидык Корректор Н,БорисоваВВЮЮЮВ ЮЕВаВЭВ ю ВфййеЮфафююювееи ,Редактор Л,Волковааи ютЮМФВ Фа В Ш Ю Заказ 4345 Тираж 665 Подписное ВНИИПИ Государственного комйтета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, 3-35, Рауаская наб , д. 4/5Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул, Гагарина,01 где и -. номер секции центрального электрода; Я - волновое сопротивление линий, обраэованнйх первой секцией центрального электрода и корпусом или промежуточньючи электродами и корпусом,