Генератор импульсных напря-жений

(51) М Кл з Н 03 К 3/53 Гасударственный квннтет СССРв ленам нзфбрвтеннй н еткрытнй(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом.Известен генератор импульсных напряжений, предназначенный для получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом, содержащий ступени, обладающие емкостью, соединенные последовательно через разрядники и параллельно через разрядное устройство 1.Недостатком этого генератора является ограниченная возможность получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор высоковольтных импульсов с коротким фронтом Этот генератор содержит ступени, обладающие емкостью, соединенные последовательно через разрядники, имеющие электроды, и параллельно - через зарядное устройство, а также имеет обратный токопровод, отделенный от ступеней изоляцией, содержащей твердый диэлектрик.В известном генераторе разрядники и ступени смонтированы на полоске из органического стекла, которая выполняет роль несущей конструкции и не входит в состав указанной изоляции, так как электроды разрядников закреплены в сквозных отверстиях, которые имеет эта полоска. Твердым диэлектриком является сторона коробки, в которую помещен генератор 2.Недостатком известного генератора является ограниченная возможность получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом, вызванная замедленным спадом активного сопротивления каналов искры в разрядниках и повышенной индуктивностью генератора, так как в каждом разряднике в момент срабатывания имеется только один канал искры и он находится на значительном удалении от обратного 13 токопровода.Целью изобретения является получение импульсов высокого напряжения с коротким фронтом, а также уменьшение габаритных размеров генератора.Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсных напряжений, содержащем ступени, обладающие емкостью, соединенные последовательно через разрядники, имеющие электроды, и паралелльно -824414 3через зарядное устройство, а также обратный токопровод, отделенный от ступеней изоляцией, содержащей твердый диэлектрик,электроды разрядников размещены на поверхности твердого диэлектрика.Генератор импульсных напряжений содержит дополнительные электроды, отделенные друг от друга и от ступеней изоляционными промежутками и расположенные наповерхности твердого диэлектрика междуближайшими к нагрузке электродами.В генераторе импульсных напряженийобратный токопровод выполнен в виде ступеней и разрядников.На фиг. 1 показан продольный разрезгенератора; на фиг. 2 - генератор, видсверху; на фиг, 3 - то же, продольныйразрез с обратным токопроводом, выполненным в виде ступеней и разрядников; нафиг. 4 - то же, с дополнительными электродами; на фиг. 5 - продольный разрезгенератора, имеющего коаксиальную конструкцию,Генератор импульсных напряжений содержит обладающие емкостью ступени 1-1,1-2, 1-3, соединенные последовательно через разрядники, имеющие электроды2 - 8, расположенные на поверхноститвердого диэлектрика 9, обратный токопровод 10, зарядное устройство, имеющеерезисторы 11 - 1-11 - 6, поджигающий электрод 12, расположенный на поверхности диэлектрика 9, блок запуска 13, дополнительную изоляцию 14. К генератору подсоединена нагрузка 15.Обратный токопровод 10 выполнен в виде ступеней 16-1 - 16-3, соединенных последовательно через разрядники с электродами 17 - 23. При этом генератор содержитвторой поджигающий электрод 24, электрод 25 и дополнительные электроды 26 и 27.Генератор имеет коаксиальную конструкцию. Обратный токопровод 10 расположенна внутренней поверхности твердого диэлектрика 9, а ступени 1-1, 1-2 и 1-3 и электроды 2-8 расположены на наружной поверхности твердого диэлектрика 9.Работа генератора осуществляется следующим образом.После заряда ступеней 1-1, 1-2, 1-3 ичерез резисторы 11-1 - 11-6 до напряжения 1.10 между электродами 2-7 и обратным токопроводом 10 разность потенциалов достигает напряжения, равного 0,5 1.1.Блок запуска 13 подает напряжение наподжигающии электрод 12, от которого вобе стороны развивается многоканальныйразряд, Каналы искр перекрывают по поверхности диэлектрика 9 промежуток междуобратным токопроводом 10 и электродом 2.В результате между электродом 3 и обратньгм токопроводом 10 возникает разностьпотенциалов, равная зарядному напряжению С и примерно двойное перенапряжение. В результате этого перенапряжения 4от электрода 3 к электроду 4 распространяется многоканальный разряд и промежуток между электродами 3 и 4 перекрывается каналами искр.Между электродом 5 и обратным токопроводом 10 возникает разность потенциалов, равная двойному зарядному напряжению, т. е. 211 о,и примерно учетверенное перенапряжение. От электрода 5 к электроду 6 распространяется многоканальный разряд и далее все идет аналогично процессу 10 в промежутке между электродами 3 и 4.При этом гп-й разрядник срабатывает с перенапряжением примерно равным 2 т, т. е. в два раза большим, чем у известного. При многоканальном пробое промежутка 15между электродами 7 и 8, который проходит подобно пробоям между электродами 3 и 4, 5 и 6, на нагрузке 15 формируется импульс напряжения с коротким фронтом и с амплитудой, приблизительно равной сумме зарядных напряжений всех ступеней.20 Чем сильнее перенапряжение в момент срабатывания разрядников, тем быстрее падает активное сопротивление каналов искр, тем больше количество таких каналов в каждом разряднике, и тем меньше индуктивность каждого разрядника и индуктивность 25генератора в целом, а следовательно, и меньше длительность фронта получаемого импульса напряжения, Уменьшению длительности фронта способствует также то, что каналы искр развиваются по поверхЗ 0 ности диэлектрика, 9, т. е. на минимальномудалении от обратного токопровода 1 О.Фронт импульса напряжения, получаемого в данном генераторе, в два раза короче, чем у известного. Разрядники генератора срабатывают прежде всего от перенапряжения между электродами 3, 5 и 7 разрядников и обратным токопроводом 10, в результате чего и образуются многоканальные разряды, в то время как у известного генератора разрядники срабатывают от их же перенапряжения между электродами.40В известном генераторе перенапряжениена разрядниках возникает за счет больших емкостей электродов этих разрядников на землю, которой является обратный токо- провод. А при выполнении обратного токо провода из ступеней и электродов разрядников емкости в значительное число раз уменьшаются, так как в них входят последовательно включенные незначительные по величине емкости разрядников.Применение дополнительных электродов26, 27 вызвано перенапряжением при срабатывании разрядников. Перенапряжение тем больше, чем быстрее поднимается напряжение на электродах 3, 5 и 7 этих разрядников, т. е, чем быстрее заряжается емкость электродов 3, Ь и 7 на обрагный токо- провод 10. Длительность фронта зависит прежде всего от перенапряжения между электродом 7 и обратным токопроводом 10,Индуктивность ступени, подсоединенной к электродам 6 и 7, ограничивает скорость нарастания напряжения на электроде 7, а следовательно, ограничивает и возможность получения более короткого фронта импульса,При наличии у генератора дополнительных электродов 26 и 27 при перекрытии каналами искр промежутка между электродами 7 и 26 напряжение на электроде 26 нарастает быстрее, чем на электроде 7, т. к. здесь отсутствует влияние индуктивности ступени и электрод 26 заряжается за счет энергии, накопленной в емкости электрода 7 на обратный токопровод 10. Поэтому перенапряжение на электроде 26 больше, чем на электроде 7, и следовательно, при развитии разряда от электрода 26 к электроду 27 формируется больше канадов и при перекрытии промежутка между электродамн 26 и 27 напряжение на электроде 27 возрастает быстрее, чем на электроде 26, т. е. происходит уменьшение длительности фронта импульса напряжения, получаемого при перекрытии промежутка между электродами 27 и 8.Генератор конструкции, имеющий коаксиальное расположение ступеней 1-1, 1-2, 1-3, электродов 2 - 8 и обратного токопровода 10, работает так же, как описано в приведенных примерах. В такой конструкции генератора легче выполнить экранирование токоведущих частей генератора и он лучше согласуется с нагрузками, имеющими коаксиальную конструкцию.Твердый диэлектрик 9 генератора может иметь увеличивающуюся в направлении от электрода 12 к электроду 8 толщину и может применяться в сочетании с жидким и комбинированным диэлектриком.Размещение в генераторе электродов разрядников на поверхности твердого диэлектрика, входящего в состав изоляции отделяющей ступени генератора от обратного токопровода обеспечивает многоканальный характер пробоя этих разрядников с перенапряжением в два раза большим, чем у известного, уменьшает индуктивность генератора, благодаря чему расширяются возможности получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом. Введение дополнительных электродов, расположенных на пОверхности твердого диэлектрика,также способствует уменьшению длительности фронта полученного импульса напряжения. В предлагаемом генераторе получают импульсы с фронтом в два-три раза короче по сравнению с известным, При этом.стоимости генераторов (известного и предлагаемого) приблизительно одинаковы.Выполнение обратного токопровода генератора в виде ступеней разрядников уменьшает длину Генератора в два раза или при сохранении этого размера дает возможность увеличить номинальное напряжение в два раза.Предлагаемый генератор имеет большуюточность включения, чем известный. Это объясняется более высоким перенапряжением срабатывания разрядников,Генератор может иметь коаксиальноерасположение ступеней и обратного токо- провода. Обратный токопровод при этом может иметь как внутреннее так и наружное расположение.20Формула изобретения1. Генератор импульсных напряжений,содержащий ступени, обладающие емкостью,2 б соединенные последовательно через разрядники, имеющие электроды, и параллельно -через зарядное устройство, а также обратный токопровод, отделенный от ступеней изоляцией, содержащей твердый диэлектрик,отличающийся тем, что, с целью получения импульсов высокого напряжения с коротким фронтом, электроды разрядниковразмещены на поверхности твердого диэлектрика.2. Генератор по п. 1, отличающийся тем,что содержит дополнительные электроды,отделенные друг от друга и от ступенейизоляционными промежутками и расположенные на поверхности твердого диэлектрика между двумя ближайшими к нагрузкеэлектродами.40 3. Генератор по пп. 1 и 2, отличающийсятем, что, с целью уменьшения его габаритных размеров, обратный токопровод выполнен в виде ступеней и разрядников,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Приборы и техника эксперимента,1977, Мо 2, с. 242-243.2. Приборы и техника эксперимента,1969, Мо 4, с. 87-89.жовКорректор НПодписноемитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5ул. Проектная, 4 едактор Н. Кон аказ 2144/81 ВСоставитель В. Чи ицкая Техред А. Бойкас Тираж 988 ИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 35, Москва, Ж - 35, Раушска ППП Патент, г. Ужгород, выдк