Генератор высоковольтных импульсов

(71) Заявител енинградский ордена Ленина полиимИ. И. Калинина(5") ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСО ного генератора можно считать безындуктивным.Наиболее близким техническим реше-.нием .к изобретению является генераторвысоковольтных импульсов, который со держит источник зарядного напряжения,к которому через зарядное сопротивление подключен ряд ступеней генератора, каждая из которых состоит из последовательно соединенных конденсата"ра и разрядника; В этом генераторедля увеличения его временной стабильности срабатывания конструктивно обеспечена увеличенная электрическая емкость между ступенями генератора иобщей шиной 2.Недостатком известного генераторавысоковольтных импульсов являетсясложность конструкции, приводящая куменьшению ее электрической прочности.Кроме того, наряду с увеличением электрической емкости на общую шину растет емкость между дополнительнымиэлементами различных ступеней ген аер 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания изоляционных конструкций, жидких и твердых диэлектриков импульсами высокого напряжения с дли тельностью Фронта, находящейся в наносекундном диапазоне.Известны генераторы высоковольтных импульсов, выполненные по схеме ф Аркадьева-Маркса.Известен, например, генератор высоковольтных импульсов, в котором для уменьшения длительности Фронта генерирующего импульса к среднему электроду твехэлектродного разрядника подключен одним выводом безындуктивный корректирующий конденсатор, второй вывод которого подключен к общей шине 1Недостатком данного генератора высоковольтных импульсов является значительное усложнение конструкции и трудность выполнения, высоковольтного конденсатора, который в условиях данхницеский институ".г=-"--ф3 991 582 4тора, т. е. емкость между ступенями. нератора, и соответственно, к уменьЭто снижает эффект увеличения времен- шению длительности фронта генерируеной стабильности срабатывания генера- мого импульса,тора. К тому же увеличенные электри- На чертеже представлена принципические емкости между ступенями гене-альная электрическая схема генератораратора высоковольтных импульсов и об высоковольтных импульсов,щей шиной снижают выходное напряже- Генератор высоковольтных импульсовФние генератора, а процесс заряда этих - выполнен следующим образом.емкостей может привести к увеличению Конденсаторы 1 соединены последодлительности фронта генерируемого им 1 о вательно с разрядниками 2, один изпульса. которых, преимущественно на первойЦелью изобретения является увели- ступени, может быть управляемым. Кончение диапазона рабочих напряжений и денсатор 1 с присоединенным к немувременной стабильности срабатывания разрядником 2 образуют ступень генегенератора высоковольтных импульсов, 1 ратора высоковольтных импульсов, Стуа также уменьшение длительности фрон пени отсчитываются в направлении прита импульса, формируемого генерато- ,ближения к нагрузке генератора 3.ром путем увеличения величины и ско- Конденсаторы 1 заряжают через зарядрости нарастания во времени импульса ные сопротивления ч от источника 5перенапряжения на разрядниках генера. постоянного напряжения. Между соседютора и уменьшения эквивалентной инними ступенями генератора высоковольтдуктивности генератора.ных импульсов включены передающие лиПоставленная цель достигнута в, нии 6; Одним из проводников этих перегенераторе высоковольтных импульсов, дающих линий является общая шина 7выполненном по схеме Аркадьева-Марк- Другие проводники состоят из отрез 1са, содержащем источник зарядного на- ков 8, соединяющих конденсатор кажпряжения, к которому через зарядные дой предыдущей ступени, например,сопротивления параллельно подключены конденсатор 1 с электродом 9 разрядступени генератора, каждая из которых ника последующей ступени. Если всесостоит из последовательно соединен- конденсаторы 1 одинаковы, то волно 30ных конденсатора, и разрядника, и на- вое сопротивление передающей линиигрузку, подключенную одним концом к определяют из выраженияобщей шине, а другим - к выходу поси,= й -ледней ступени генератора, в него вве- нидены передающие линии, одним из про- где 1 - номер ступени генератора выводников которых является общая шина, З,соковольтных импульсов;а другие проводники состоят из отрез- и - волновое сопротивление переков линий, соединяющих. конденсатор " дающей линии непосредственнокаждой предыдущей ступени с электро- последующей 1-ой ступени;дом разрядника каждой последующей сту. В - сопротивление нагрузки генеИпени, а также конденсатор последней ра тора;ступени с одним из концов нагрузки и - полное количество ступеней вгенератора. генераторе.Таким образом, включение между со- Длину передающей линии определяютседними ступенями генератора высоко- из условия, что двойное время пробегавольтных импульсов передающих линий 45 электрического сигнала по передающейприводят к возникновению на концах линии не меньше промежутка временипередающих линий в процессе работы от момента поступления основания фронгенератора волн отражения, которыми та напряжения на прилежащей к этойобеспечивают быстрое и значительное линии разрядник до момента его пропо амплитуде перенапряжение на раз- о боя.рядниках генератора. В результате раз. Генератор высоковольтных импульсоврядники срабатывают в широком диапа- работает следующим образом.зоне рабочих напряжений с малым раз- Первым срабатывает разрядник 2 пербросом времени запаздывания. Замена вой ступени. Конденсатор 1 первой стув генеоаторе соединительных шин пере пени, предварительно заряженный от ис.дающими линиями, не вносящими:искаже- тоцника 5 постоянного напряжения чений в форму импульса, приводят к умень рез зарядные сопротивления 4, начинашению эквивалентной индуктивности ге- ет разряжаться на первый отрезок пе991582 Формула изобретения редающей линии,Ь, подсоединенный к первой ступени. В результате по отрезку передающей линии побежит волна напряжения, которая, достигнув второй ступени, отразится, заряжая отрезок первой передающей линии до двойного напряжения заряда электрической емкости. В целом на разряднике второй ступени напряжение может достигнуть тройного зарядного. В связи с этим диапа- щ зон напряжений срабатывания рассматриваемого генератора может достигнуть двух третей от напряжения самопроиз- . вольного срабатывания. Иинимальное время нарастания этого напряжения оп ределяется постоянной времени заряда конструктивной электрической емкости, подсоединенной параллельно электродам разрядника второй ступени (показана пунктиром), через последовательно соединенные волновые сопротивления и, и и , Разрядник второй ступени пробьется прежде, чем по первой передающей линии придет к нему отраженная от. первой ступени волна спада напряжения 25 так как именно от этого условия выбирается длина передающей линии. После чего конденсатор второй ступени сов-.местно с первым отрезком передающей линии разряжаются на вторую передающую линию, причем отражение в первом, отрезке передающей линии от места ее подсоединения ко второй ступени прекратится, если волновые сопротивления. передающих линий удовлетворяет условию (1), По второму отрезку передающей линии побежит волна напряжения, и на третьей ступени процесс отражения волны и пробоя разрядника происходит аналогичным образом. Напряжение на разряднике третьей ступени стремится .к пятикратному зарядному, т.е. к большему, чем на разряднике первой ступени. Аналогичные процессы происходят и при пробое остальных разряд 45 ников. В момент пробоя каждый. разрядник отделен от остальных элементов генератора отрезками передающих линий, Это позволяет рассматривать процесс пробоя разрядника как независимый и настраивать разрядник каждой ступени 50 как обостритель фронта проходящего через него импульса, уменьшая тем самым длительность фронта импульса, рас пространяющегося в следующей передающей линии. Такая настройка разрядников позволяет сократить длины отрезков передающих линий. Кроме того, быстрый рост напряжения и значитель 6иое перенапряжение на каждом из разрядников генератора высоковольтных импульсов уменьшает время задержки и время разброса срабатывания этих раз. рядников, что увеличивает диапазон рабочих напряжений, т.е. напряжений, при которых работоспособность генератора отвечает предьявленным к нему требованиям, и временную стабильность срабатывания генератора. Применение в качестве разрядников генератора высоковольтных импульсов многоискровых разрядников, а это позволяют сделать условия нарастания напряжения на разряднике, позволит уменьшить индуктив-. ность разрядников, а с ней и длйтельность фронта генерируемого импульса.К тому же непосредственный переходот разрядников к сравнительно широким шинам отрезков передающих линий определяет более низкое значение индуктивности генератора, значительнаячасть которой исключена при заменесоединительных шин на отрезки передающих линий, которые не искажают формы импульса, В результате этих мер .уменьшается длительность фронта генерируемого импульса.Таким образом, обязательный, быстрый и значительный рост напряжения на разрядниках генератора высоковольтных импульсов увеличивает диапазон рабочих напряжений и временную стабильность срабатывания этого генератора Независимость пробоя каждого разрядника позволяет использовать их в режиме обострения фронта генерируемого импульса, а конструктивные особенности рассматриваемого генератора позволяют уменьшить эквивалентную индуктивность цепи разряда генератора,уменьшая тем самым длительность фронта генерируемого импульса Генератор высоковольтных импульсов, выполненный по схеме Аркадьева-Иаркса, содержащий источник заряднОго напряжения, к которому через зарядные сопротивления параллельно подключены ступени генератора, каждая из которых, состоит из последовательно соединенных конденсатора и разрядника, и нагрузку, подключенную одним концом к общей шине, а другим " к выходу последней ступени генератора, о т л ич а ю щ и й с я тем, .что, с цельюСоставитель А. Борзиковактор Н. Пушненкова ТехредТ. Фанта Корректор А. Фере 934 рственного зобретений Ж, Рау Подписноеомитета ССС Зака Тираж ПИ Госуд о делам МоскваН открытиикая наб д 113 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7, 991582 8улучшения выходных характеристик пу- ступени, а также конденсатор последтем увеличения диапазона рабочих на- ней ступени с одним из концов нагрузпряжений и временной стабильности мо- ки генератора.мента срабатывания генератора, а также уменьшения длительности фронта им- Источники инФормации,пульса, формируемого генератором, в принятые во внимание при экспертизе него введены передающие линии, одним 1, Авторское свидетельство СССР из проводников которых является общая Ю 296233, кл. Н 03 К 3/02 1971 шина, а другие проводники состоят из 2. Мощные наносекундные импульсные отрезков линий, соединяющих конденса О источники ускоренных электронов. Под тор каждой предыдущей ступени с элект- ред. Г.А. Месяца, Новосибирск, "Науродом разрядника каждой последующей ка", 1974.