Источник высоковольтных импульсов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 3/18-2 с присоединением заявк 03 К 3 таеударстааииый кавите СССР аа делаю изабретаиий и атхрытиЯ(53 К 621 3 53(088 ата опубликования описания 1 7. 06. 82 В Й, АФана 2) Авторы изобретен и Шабано онов,(71) Заявител омскии инженерно-строительный инст(54) ИСТОЧНИК ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ тыИзобретение относится к высоковольтной импульсной технике и можебыть использовано в физических исптательных установках, а также вэлектрофизицеских установках по разрушению каменных материалов,Известен генератор импульсов тока, содержащий зарядное устройство,основной и вспомогательный формирователи импульсов, каждый из которыхвыполнен в виде накопительного конденсатора с искоровыми коммутаторами.В данном генераторе имеет место одновременная работа основного и вспомо.гательного формирователей импульсовна одну общую переменйую нагрузку 13.Недостатком данного технологичес.-.кого решения является малая точностьи надежность синхронизации рабочегонапряжения основного и вспомогательного Формирователя особенно при больших частотах срабатывания; а такжемалая кратность между амплитудамиформирователей импульсов, Кроме того, широкое использование данного генератора импульсов тока ограничивается возможностью его работы только на переменную нагрузку.5Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является источник высоковольтных импульсов, содержащий генераторы импульсных напряже-.ний, собранные на конденсаторных батареях по схеме умножения Аркадьева- Маркса и подклоченные к одному зарядному устройству, генератор импульс" ных токов с двухэлектродным искровым коммутатором и нагрузку также с двух электродным искровым коммутатором,последняя конденсаторная ступень од" ного генератора импульсных напряжений подклюцена к выходному электроду искрового коммутатора нагрузки, 20 а послеДняя конденсаторная ступеньдругого генератора импульсных напряжений подключена к выходному электро" ду искрового коммутатора генератора ,импульсных токов, причем расстояние9363между выходным электродом искровогокоммутатора генератора импульсныхтоков и выходным электродом искрового коммутатора нагрузки имеет величину, при которой его.пробивное напряжение не больше рабочего напряже"ния генератора импульсных токов 23.Однако .устройство характеризуется недостаточной надежностью синхронизации импульсов генератора импульс оных напряжений и генератора импульсных токов на нагрузке при малом напряжении на генераторе импульсныхтоков менее 10 кВ. Это объясняетсянеравномерностью заряда генераторов, 1импульсных напряжений, в результатекоторой появляется разница между ихамплитудами. Если разница между амплитудами не превышает рабочего напряжения генератора импульсных токов, источник высоковольтных импульсов работает стабильно, а если разница больше рабочего напряжения генератораимпульсных токов, что наблюдается приего малом рабочем напряжении, .то начинает пробиваться искровой коммутатор между выходами генераторов импульсных напряжений, после чего оба генератора импульсных напряжений разряжаются либо на нагрузку, либо на генера- зтор импульсных токов.Целью изобретения являетя увеличение надежности синхронизации импульсов на нагрузке и кратности между амплитудами напряжений генератораимпульсных напряжений и генератораимпульсных токов,Поставленная цель достигается тем,что в источнике высоковольтных импульсов, содержащем генераторы импульсныхнапряжений собранные на конденсаторных батареях по схеме умножения,Аркадьева-Маркса и подключенные к од"ному зарядному устройству, генераторимпульсных токов с двухэлектроднымискровым коммутатором и йагрузку,также с двухэлектродным искровым коммутатором, в котором последняя конденсаторная ступень одного генератора импульсных напряжений подключенак выходному электроду искрового комму-ффтатора нагрузки, а последняя конденсаторная ступень другого генератораимпульсных напряжений подключена квыходному электроду искрового коммутатора генератора импульсных токов, фрасстояние между выходным электродомискрового коммутатора генератора импульсных токов и.выходным электродом 984искрового коммутатора нагрузки имеетвеличину, при которой его пробивноенапряжение больше рабочего напряжениягенератора импульсных токов, но меньше амплитуды выходного импульса напряжения генератора импульсных напряжений, при этом соотношение емкости(С) и индуктивности Щ генератораимпульсных напряжений, разряжаемогона нагрузку определяется условиями прйкоторых 2 С)й,где Й- активное сопроттивление разрядного контура генератораимпульсных напряжений.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема источникавысоковольтных импульсов.Источники высоковольтных импульсов содержит генераторы 1 и 2 импульсных напряжений, собранные на конденсаторных батареях по схеме умноженияАркадьева-Маркса, генератор 3 импульсных токов с двухэлектродным искровымкоммутатором 4, нагрузку 5 с двухэлектродным искровым коммутатором 6,зарядное устройство , выход которого через искровой коммутатор 8 подключен к общей шине 9, конденсаторные батареи 10 генератора 1 импульсных напряжений, последняя из которыхподключена к выходному электроду 11,конденсаторные батареи 12 генератора 2 импульсных напряжений, последняяиз которых подключена к выходномуэлектроду 13 и зарядное устройство14,Источник высоковольтных импульсовработает следующим образом.Зарядное устройство 7 заряжает конденсаторные батареи генераторов 1 и2 импульсных напряжений, а зарядноеустройство 14 - генератор 3 импульсных токов. При достижении номинально",го напряжения срабатывает первый об-,щий искровой коммутатор 8, при этомодновременно начинают работать генераторы 1 и 2 импульсных напряжений,подавая соответственно на выходныеэлектроды 11 и 13 искровых коммутаторов 6 и 4 импульсы одинаковой амплиту.ды, одной полярности. Генератор 1 импульсных напряжений после пробоя иск.рового коммутатора 6 разряжается нанагрузку 5 в колебательном режиме,поскольку соотношение. между индуктивностью и емкостью подбирается 2/ЦС(больше) В а генератор 2 импульсныхнапряжений после пробоя коммутатора4 разряжается на генератор 3 импульсных токов. Во время периодического9363986цать генератор .импульсных токов вразные (требуемые ) моменты времени,что особенно важно при проведениинаучно-исследовательских работ.3 Формула изобретения Источник высоковольтных импульсов,содержащий генераторы импульсных на-.пряжений, собранные на конденсаторныхбатареях по схеме умножения Аркадье"ва-Маркса и подключенные к одномузарядному устройству, генератор импульсных токов с двухэлектроднымискровым коммутатором и нагрузку также с двухэлектродным искровым коммута"тором, в котором последняя конденсаторная ступень одного генератора импульсных напряжений подключена к вы-.ходному электроду искрового коммутатора нагрузки, а последняя конденса,торная ступень другого генератора ,импульсных напряжений подключена квыходному электроду искрового коммутатора генератора импульсных токов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения надежности синхронизации импульсов на нагрузке и кратности между амплитудами генератора импульсных напряжений и генератора импульсных токов, расстояние между выходным электродом искрового коммутатора генератора импульсных токов и выходным электродом искрового коммутатора нагрузки имеет величину, при которой пробивное напряжение последнего больше рабочего напряжения генератора импульсных токов, но меньше амплитуды выходного импульсного напряжения генератора импульсных напряжений,при этом соотношение емкости С) и индуктивность (Ц генератора импульсных напряжений, разряжаемого на нагрузку о еделяется условиями, при которых 2 ЩС ) к, где кактивное сопротивление разрядного контура генератора импульсных напряжений. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 264537 кл. Н 03 К 3/02, 1969. 2, Авторское свидетельство СССР йф 792561, кл. Н 03 К 3/53, 12.04.795разряда генератора 1 импульсных напряжений потенциал на выходном элект роде 11 колеблется от амплитудного значения импульса одной полярности почти до такой же величины 1,практически до 0,7 - 0,80) обратной поляр" ности, то же самое происходит и при разряде генератора 2 импульсных напряжений, но поскольку суммарное зна чение постоянной времени разряда 1 О генератора 2 импульсных напряжений совместно с генератором 3 импульсных токов на 2 - 3 порядка больше постоянной времени генератора 1 импульсных напряжений, то к электродам 11 и 13 15 фактически прикладывается сумма напряжений от разрядных контуров генератораи генератора 2 импульсных напряжений совместно с генератором импульсных токов. 20В частности, во второй полупериод разряда генератора 1 импульсных напряжений разность потенциалов между электродами 11 и 13 Фактически достигает .величины 1,2 - 1,6 амплитуды вы ходного импульса генераторов импульсных напряжений. При .этом искровой промежуток между электродами 11 и 13 пробивается и в нагрузке 5 выделяется энергия от генератора 3 импульс- зв ных токов по ранее сформированному каналу разряда от генератора 1 импульсных напряжений.Применение периодического разряда в генераторе импульсных напряжений разряжаемого на нагрузку, и увеличение разрядного напряжений между выходным электродом нагрузки и выходным электродом генератора токов позволяет значительно повысить надев" ность синхронизации и кратность амплитуд генератора импульсных напряжений и генератора импульснцх токов, практически можно применять генератор им" пульсных токов с очень низким напряжением, при этом небольшая разница между амплитудами высоковольтных им" пульсов генераторов импульсных напряжений практически не влияет на стабильность работы источника высоковольтных импульсов.Кроме того, изменяя пробивное на" . пряжение между выходным электродом нагрузки и выходным электродом генератора импульсных токов можно подклю 936398РедакторЗаказ 42 Нецолуженко Корректор Подписное Л 4ВНИИПи дела Моск 1130Филиал 4/Вам Феет Ф ктная,П "Па Составитель В. Ермако Техреду Ж, Кастелевич Тираж 959рственного комитета СССРзобретений и открытийнт", г, Ужгород, ул, Про Бутяг