Генератор импульсов высокого напряжения

О П И С А Н И Е894840ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 140580 (21) 2923297/18-21 Н 03 К 3/53 с присоединением заявки М Г 6 еударстеенный камктет СССР по двам ваабретенкк н открытей(7) Заявители Институт высоких температур АН СССР и инсти утэлектроники им. У.А.Арифова АН Узбекской ССР(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к технике генерирования мощных импульсов напряжения и может применяться при разработке источников питания импульсных ускорителей заряженных частиц прямого действия, а также при разработке высоковольтной испытательной аппаратуры.По основному авт.св. 1 Е 544108 известен генератор импульсов высокогоО напряжения (ГИН), содержащийнакопительные конденсаторы с искровыми разрядниками в каждой ступени генератора и зарядные резисторы, выполненные в виде газонаполненных камер с встроенными внутрь электродами и элементами управления величиной давления газа 111.Недостаток известного.генератора - его малая надежность вследствие большой токовой нагрузки на каждый электрод (особенно в сильноточных генераторах), неравномерного распределения нагружения по секциям ГИНа,из-за большого падения напряжения по длине газонаполненных камер и несимметричного расположения электродов,Цель изобретения - повьппение надежности генератора импульсов высоко" го напряжения за счет равномерного распределения напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсов высокого напряжения зарядные резисторы выполнены в виде двух цепей цилиндрических изоляционных проставок, причем в первой цепи цилиндрические изоляционные проставки соединены между собой симметричными относительно оси металлическими электродами в количестве, равном количеству ступеней генератора, в каждой цилиндрической изоляционной проставке первой цепи размещены соосно цилиндрические металлические электроды с одинаковойвдоль оси площадью просвета в количестве, равном количеству конденсаторов;в ступени генератора, изолированные ные в металлическом друг от друга и соединенные с одним ненном электроизоля из выводов каждого конденсатора и раз- например сжатым газ рядника ступени генератора, а другие зисторы 5 и 6 выпол выводы конденсаторов и электроды метичных цилиндриче всех разрядников ступеней объединены 10 20 30 35 40 45 50 55 общими шинами, соединенными с металлическими электродами цилиндрических изоляционных простаьок второй цепи,причем управляющие электроды разрядников подключены к пусковым конденсаторам через,малоиндуктивные резисторы. Выполнение одного из разрядных резисторов в виде цилиндрических изоляционных проставок с размещенными вних соосно цилиндрическими металлическими электродами, количество которых равно количеству конденсаторов в ступени ГИНа, изолированных другот друга, позволит повысить надежность ГИНа в стучае вывода из строяодного из кснденсаторов ступени, таккак другие конденсаторы в этот момент будут изолированы от него и не произойдет разрядка остальных конденсаторов через новрежденньч .Кроме того, подключение каждого электрода к соответствующему конденсатору н разряднику уменьшает удельную токовую нагрузку на каждый электрод пропорционально количеству электродов и обеспечивает более равномерное распределение токовой нагрузкипо поверхности электродов. Такжеуменьшаются промежутки между электродами, что уменьшает падение напряжения вдоль резистора пропорционально уменьшению сопротивления промежутка между электродами и обеспечивает более равномерное распределение напряжения по секциям ГИНа. А соосная установка электродов, имеющих одинаковую площадь просвета, способствует более быстрому распространению тлеющего разряда вдоль резистора.На чертеже представлена конструктивная электрическая схема генератора импульсов высокого напряжения.Генератор содержит конденсаторы 1, разделенные на ступени (секции) 2 и соединенные внутри ступени параллельно, искровые разрядники 3 суправляющими электродами 4, зарядныерезисторы 5 и 6, снабженные элементами управления величиной давлениягаза в интервале от 10 - 1 Офйм вт.стдо нескольких атмосфер (не показаны)и высоковольтный вывод 7, размещенкорпусе 8, заполционной средой,ом. Зарядные ренены в виде герских изоляционных проставок 9, соединенных между собой симметричными относительно оси металлическими электродами 1 О, количество которых равно количеству ступеней ГИНа, причем в каждой цилиндрической изоляционной проставке одного резистора 5 размещены соосно цилиндрические металлические электроды 11, количество которых равно количеству конденсаторов в ступени 2 ГИНа. Металлические электроды 1 изолированы друг от друга и соединены с одним из выводов каждого конденсатора 1 ступени 2 ГИНа и разрядника 3. Это уменьшает токовую нагрузку на электроды разрядника 3 пропорционально площади электродов и обеспечивает равномерное распределение токовой нагрузки по поверхности электродов. Кроме того, такое выполнение системы электродов зарядного резистора уменьшает падение напряжения вдоль резистора пропорционально сопротивлению промежутка между электродами, что обеспечивает более равномерное распределение напряжения по секциям ГИНа. Все электроды 10 и 11 зарядных резисторов 5 и 6 выполнены в виде цилиндрических колец, установленных соосно и имеющих одинаковую площадь просвета, что соответствует быстрому распределению тлеющего разряда вдоль оси резисторов при зарядке конденсаторов.Кроме того, при выходе из строя одного из конденсаторов ступени ГИНа другие будут в этот момент изолированы от него, поэтому не происходит разрядка остальных конденсаторов через поврежденный конденсатор, что могло бы привести к выходу из строя всего ГИНа, так как энергосодержание каждой ступени сильноточного ГИНа может достигать нескольких сот кДж.Другие выводы конденсаторов и электроды разрядника каждой ступени ГИНа объединены общими шинами 12, которые подсоединены к цилиндрическим металлическим проставкам второго резистора 6 и вторым электродам разрядника 3. Управляющие электроды 4 разрядников 3 подключены к пусковым конденсаторам 3 через тскоограничиФормула изобретения 5 20 25 30 35 40 5 8вающие малоиндуктинные резисторы 14для уменьшения влияния разрядной цепи одного конденсатора на разряднуюцепь другого конденсатора.Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом.Наполнительные конденсаторы 1 отисточника постоянного напряжения(не показан) через зарядные резисторы 5 и 6 заряжаются при параллельномсоединении их до номинального напряжения, Во время зарядки конденсаторов 1 во внутренних полостях резисторов 5 и 6 создается разряжение досостояния, при котором загораетсятлеющий разряд. После завершения процесса зарядки давление в камерахбыстро изменяют так, чтобы перевестиих в состояние, при котором они перестают проводить электрический токи сохраняют электропрочность приприложении полного выходного напряжения генератора. Это может быть достигнуто либо дальнейшим понижениемдавления, либо повышением вплоть додавления выше атмосферного. Затемс помощью пусковых конденсаторов 13,подключенных к пусковому устройству(не показано) подается импульс науправляющие электроды 4, после чеговсе разрядники 3 переходят в токопроводящее состояние, и накопительные конденсаторы 1 переключаются изсхемы параллельного заряда в схемупоследовательного разряда за оченькороткий промежуток времени (10 1 О с), При этом на выходе напряжение повышается пропорционально количеству последовательно соединенныхсекций 2 ГИНа. Это напряжение подается, например, высоковольтным выводом 7 на нагрузку. В качестве нагрузки может быть использован ускорительэлектронов прямого действия.Предлагаемое техническое решениесущественно повышает надежность ГИНа гэа счет равномерного распределениянапряжения, обеспечиваемого выполнением зарядных резисторов в виде цилиндрических изоляционных проставокс установленными в них цилиндрическими металлическими электродами, количество которых равно количествуконденсаторов в ступени ГИНа. Выходиз строя одного из конденсаторов любого из ступеней ГИНа в известномустройстве может привести к выходуиз строя всех конденсаторов его..Генератор импульсов высокого напряжения по авт.св, 544108, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности генератора за счет равномерного распределения напряжения, зарядные резисторы выполнены в виде двух цепей цилиндрических изоляционных проставок, причем в первой цепи цилиндрические изоляционные праставки соединены между собой симметричными относительно оси металлическими электродами в количестве, равном количеству ступеней генератора в каждой цилиндрической изоляционной проставке первой цепи размещены соосно цилиндрические металлические электроды с одинаковой вдоль оси площадью просвета в количестве, равном количеству конденсаторов в ступени генератора, изолированные друг от друга, и соединенные с одним из выводов каждого конденсатора и разрядника ступени генератора, а другие выводы конденсаторов и электроды всех разрядников ступеней объединены общими шинами, со-. единенными с металлическими электродами цилиндрических изоляционных проставок второй цепи, причем управляющие электроды разрядников . подключены к пусковым конденсаторамчерез малоиндуктивные резисторы.45Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9544108, кл. Н 03 К 3/53, 1977.,Седунов орректор У.Пономаренк едактор И.Ковальчук Заказ 11506/ 85 Тираж 991 П ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 одписное лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,