Генератор высоковольтных наносекунд-ных импульсов

Союз Советски кСоциапистичвскикРеспублик О П И С А Н И Е 11843183ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ22)Заявлено 01.06.79 (21) 2774546/ 18-21 03 К 3/53 рнсоединением заявк Гевудлрствввлмв квмитет СССР по делам лзввретеиик Й еткрмтлл3) Приоритет овано 30.06.81. Бюллетень ЭВ убликования описания 30. 06. 8(72) Авторы изобретения Г. Никифоров и О, В. Давыдо 71) Заявител 54)ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а точнее к генераторам высоковольтных импульсов наносекундной длительности.Известен генератор высоковольтных наносекундных импульсов, содержащий .формирующую линию, разрядник,реэистивную нагрузку Г 1.Одним из наиболее ответственных узлов является резистивная нагрузка генератора. К ней предъявляютсяъжесткие требования. Она должна быть компактной, малоиндуктивной, выдерживать высокие напряжения, иногда до многих сотен кВт, и расчитана на большую мощность. Использование в известном генераторе в качествесерийной нагрузки малоиндуктивных резисторов сопряжено с существенными трудностями иэ-за их малой мощности и сравнительно невысокой электричес- . кой прочности.Известен генератор, состоящий из формирующей линии и разрядника, в котором нагрузка выполнена на основежидкостного резистора, например,в виде цилиндрического сосуда, заполненного электролитом Г 21.Такие резисторы обладают высокойэлектрической прочностью и выдержи"вают большие мощности. Однако резистивная нагрузка в этом случае занимает значительную часть коаксиальнойсистемы генератора, а конструкциявсего. генератора получается такой,что существенно усложняет подключение к нагрузке объекта исследования,например, посредством коаксиальнойлинии,Наиболее близкий к предлагаемомугенератор высоковольтных наносекундных импульсов содержит формирующуюлинию, разрядник и резистивную нагрузку, выполненную в виде двух диэлектрических шайб, образующих внутреннюю коаксиальную полость, котораязаполнена электролитом. При этомвысоковольтным электродом резистивной843183 10 Формула изобретения нагрузки является внутренняя жилакоаксиала, заземленным - внешняя оболочка 31,Генератор с такой резистивной нагрузкой позволяет формировать импульсы с меньшей длительностью фронта(из-за меньшей индуктивности нагрузки).а конструкциягенератора позволяетдостаточно просто подключаться кобъекту исследования.Конструкция генератора имеет исущественный недостаток, который заключается в том, что расстояние между шайбами резистивной нагрузки генератора одинаковопо .всему диаметру, 15и площадь поперечного сечения полости,заполненной эЛектролитом, возрастаетпо мере удаления от центрального(высоковольтного) электрода нагрузки. Неравномерное распределение электрического поля в ряде случаев является недопустимым,так как приводит к электрическому пробою жидкости или по поверхности шайб,25Цель изобретения - повышение электрической прочности и надежности генератора.яПоставленная цель достигаетсятем, что в генераторе высоковольтныхнаносекундных импульсов, содержащемформирующую линию, разрядник, резистивную нагрузку в виде двух диэлектрических шайб, образующих внутреннююкоаксиальную полость, которая заполМиена электролитом, внутренняя поверх-.ность каждой шайбы выполнена профилированной, при этом внутренний профильдиэлектрических шайб изменяется позакону 1 к/х где Г текущий радиусу 40х - текущая координата по оси коак"сиальной линии; к - постоянная,Предлагаемое выполнение профиляобеспечивает равномерное распределение напряженности электрического поля 45в радиальном направлении, тем самымповышается электрическая прочность. На фиг. 1 приведен пример конструктивного исполнения генератора высоко 50 вольтных наносекундных импульсов;. на фиг. 2 а - вариант выполнения резистивных нагрузок, нагрузка из вестного генератора; на фиг. 2 б - то же, нагрузка предлагаемого генератора; на фиг. 2 в - то же, распределение радиальной напряженности( для нагрузки на фиг. 2 а) 2 - для нагрузки на фиг. 2 б). 4Генератор (фиг. 1) содержит формирующую линию, состоящую из изолятора 1 ввода высокого напряжения,токоведущей жилы 2, диэлектрика наполнителя 3 и корпуса 4, проходнойиэолятор 5, разрядник, состоящийиз электродов 6 и корпуса 7, резистивную нагрузку, состоящую из диэлектрических профилированных шайб 8электролита 9 и оболочки 1 О.Генератор работает следующим образом,Формирующая линия заряжается отисточника высокого напряжения черезжилу 2, после чего срабатывает разрядник и формирующая линия разряжается на резистивную нагрузку, Импульс напряжения, сформированный нарезистивной нагрузке, прикладывается к исследуемому объекту. Резистивная нагрузка в генераторевыполнена в виде двух диэлектрических шайб (фиг. 2 б), образующих полость, внутренний профиль шайб изменяется по закону у =к/х, где кпостоянная, выбирается из величинытребуемого поперечного сечения 5: 2 ЭГК;,,х - текущая координата вдоль оси коаксиала (фиг.2 б),При таком профиле напряженность электрического полягЯ/2 ЛК=.сОпбй, где Ф - удельноесопротивление электролита (фиг.2 в,кривая , что существенно облегчаетработу изоляции йагрузки. Для сравнения приведена кривая изменения Е 1,для варианта нагрузки фиг. 2 а(фиг,2 в,кривая 1),Генератор высоковольтных наносекундных импульсов, содержащий формирующую линию, разрядник, резистивную нагрузку, выполненную в виде двух диэлектрических шайб, образующих внутреннюю коаксиальную полость, которая заполнена электролитом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения электрической прочности и надежностигенератора, внутренняяьповерхность каждой шайбы выполнена профилированной, при этом внутренний профиль диэлектрических шайб изменяется по закону " = к/х,где- текущий радиус; х - текущая координата по оси коаксиальной линии; к - постоянная.843183 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизеМесяц Г. А., Насибов А.С. Крем-нев В. В. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения"Энергия", М., 1970 г;,стр. 138, рис. 5-6,62."Разработка и применение источников интенсивных электронных нучков", под ред. Г. А. Месяца,"Наука"Новосибирск,)976, стр. 16, рис.5.3. Котов И. А, и др. Докл. Всесоюзн,конф. по инженерным проблемам термоядерных реакторов Т.З Л., 1977,стр. 77, рис, 2(прототип).,843183 8 ор Г. Назаров акав 5160/79 Тираа ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035 Москва ЖРа988оиитетаткрытийущская наб. ПодписноСССР 5 ПП "Патент", г, Уагород, ул. Проектная Филин Составитель В". ЧорбаРедактор М, Лысогорова Техред, М.Еоштура Ко