365023

Союз Советских Содиалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 02 Х 1.1969 ( 1336135/24-7)с присоединением заявкиПриоритет М. Кл. Н 031 с 3/53 Комитет оо делам изобретений и открытий ори Совете Мииистров СССРУДК 621,373,1(088,8) Опубликовано 28.Х 11,1972. Бюллетень5 за 1973. Дата опубликования описания 21.11.1973всесс 3 ОвяАчюг :, 11":-: Авторыизобретения В, Н. Лисин и Т. Я, Жислина 3 аявитель ИМПУЛЬСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ГЕНЕРАТОР 30 Известны каскадные импульсные генераторы, работающие по принципу Аркадьева- Маркса. Однако на таких генераторах затруднительно получать импульсы квазитреугольной формы, без использования дополнитель ных устройств: срезающих разрядников, формирующих линий и т. д,С целью создания генератора с повышенным к.п.д обеспечивающего получение импульсов длительностью несколько единиц ми кросекунд, имеющих квазитреугольную форму, предлагается импульсный высоковольтный генератор, выполненный по каскадной схеме, каждая ступень которого содержит импульсный трансформатор, накопительньш 15 конденсатор и управляемый разрядник, причем импульсные трансформаторы содержат две обмотки с равным числом витков, одна из которых включена по трансформаторной схеме, а другая - по автотрансформаторной, 20 причем трансформаторные обмотки всех каскадов включены последовательно, а каждая автотрансформаторная обмотка имеет дополнительный отвод, соединенный с управляющим электродом разрядника следующего кас када.На фиг. 1 приведена принципиальная схема трехступенчатого генератора квазитреугольных импульсов напряжения. Количество ступеней может быть неограничено. Генератор работает следующим образом. Накопительные конденсаторы или батареи конденсаторов 1 - ;3 заряжаются параллельно от одного выпрямителя 4 через зарядный резистор 6 и оомотки импульсных трансформаторов (ИТ) 6 - 8. Так конденсатор 1 заряжается через резистор 5 и первичную обмотку 9 первого ИТ 6, Конденсатор 2 заряжается через обмотку 9, 10, электрод 11, разрядник 12, обмотки 13 и 14 и т. д. Таким образом обеспечивается заряд емкостеи конденсаторов всех ступеней.Разрядный цикл схемы начинается после подачи запускающего импульса на управляемый разрядник 15 первой ступени. Конденсатор 1 разряжается через первичную обмотку 9 ИТ 6. Когда напряжение поджига упраьляемого разрядяка 12 следующей ступени, определяемое числом витков обмотки 16, достигает порога срабатывания, происходит запуск второй ступени, собранной на ИТ 7, и т. д.В итоге на выходе схемы получаем напряжение Ив, определяемое по формуле:1/вых -ттЛ 1./вар где т - коэффициент использования схемы,п - коэффициент трансформации одного ИТ, 365023Ж - число ступеней генератора,Озр - зарядное напряжение генератора.При выводе формулы (1) предполагается идентичность ступеней генератора, т. е, равенство коэффициентов трансформации, емкостей и т. д.На самом деле для согласования работы ступеней генератора необходимо выполнение следующего условия: для величин емкостей зарядных конденсаторов1)2)3 (2),Условие (2) позволяет, имея одинаковые ИТ, получать удовлетворительную форму импульса.На фиг. 2 показана стилизованная форма импульса тока на выходе каскада, которую можно получить при соответствующей настройке генератора и включении на ускорительную трубку, Длительность импульсов тока определяется на уровне половины амплитуды. Момент времени 1 соответствует запуску второй ступени генератора, момент Ь - последней ступени,Развязывающим импедансом в рассмотренной схеме в процессе формирования составного импульса являются обмотки импульсных трансформаторов. Причем обмотки, типа 14, включенные последовательно, должны рассчитываться на полный импульсный рабочий ток.Автотрансформаторные обмотки выполняют две функции в разрядной стадии: обеспечивают поджиг разрядника следующей ступени и являются потенциалоразносящим элементом, т, е. обеспечивают равенство импульсных потенциалов на главных электродах разрядника. Ток в цепях поджига регулируется с помощью резисторов 17 - 19.Предлагаемый каскадный генератор может работать и при повышенных частотах следования импульсов, так как обмотки импульсных трансформаторов в зарядной стадии могут выполнять функции зарядных дросселей.Изоляция между трансформаторной и авто- трансформаторной обмотками должна быть рассчитана на величину зарядного напряжения.На фиг. 3 приведен один из возможных вариантов конструктивного выполнения одной ступени генератора, где 20 - проходной изолятор, через который выводятся концы для питания следующей ступени каскада; 21 - тороидальный сердечник; 22 - твердая изоляция сердечника; 23 - витки вторичной обмотки; 24 - главная изоляция ИТ; 25 - объем 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ный виток первичной обмотки; 2 б - высоковольтный вывод конденсатора; 27 - батарея конденсаторов, выстроенная по окружности;28 - наружный изоляционный кожух генератора в виде трубы; 29 - верхний электрод тригатрона, выполненного в виде кольца;30 - нижнии электрод разрядника, заземленный через корпус конденсатора; 31 - поджигающий электрод; 32 - емкость, предназначенная для размещения нагрузки в виде ускорительной секционированной трубки; 33 - внутренняя изолирующая труба.Компоновка ИТ конденсатора и разрядника преследует цель уменьшения паразитной индуктивности первичного разрядного контура. Применение кольцевой конструкции управляемого разрядника позволяет уменьшить его индуктивность и эрозию электродов. Импульсный трансформатор с первичной обмоткой в виде объемного витка будет иметь малую индуктивность рассеяния, которая и определяет длительность импульса, а в случае использования в качестве изоляции сердечника и главной изоляции эпоксидного компаунда достигается электродинамическая устойчивость конструкции.Генератор в целом можно выбирать из модулей типа, показанного на фиг. 3, в которых изменяется только число включенных конденсаторов.В результате экспериментальной проверки каскадной схемы генератора на модели, состоящей из трех ступеней, можно утверждать, что схема будет эффективно работать для питания ускорительных трубок разного назначения в диапазоне рабочего напряжения от сотен киловольт до нескольких мегавольт, длительностей 1 - 10 мксек и токах порядка килоампер.Предмет изобретенияИмпульсный высоковольтный генератор, выполненный по каскадной схеме, каждая ступень которого содержит импульсный трансформатор, накопительный конденсатор и управляемый разрядник, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д., импульсные трансформаторы содержат по две обмотки с равным числом витков, одна из которых включена по трансформаторной схеме, а другая - по автотрансформаторной, причем трансформаторные обмотки всех ступеней включены последовательно, а каждая авто- трансформаторная обмотка имеет дополнительный отвод, соединенный с управляющим электродом разрядника следующей ступени.