Патент ссср 365023
365023
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Садиалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 02Х1.1969 (№ 1336135/24-7) с присоединением заявки №
Приоритет
М. Кл. Н 03k 3/53
Комитет оо делам изобретений и открытий ари Совете Мииистров
СССР
УДК 621.373.1 (088.8) Опубликовано 28.Xll.1972. Бюллетень № 5 за 1973.
Дата опубликования описания 21.11.1973
Авторы изобретения
В. Н. Лисин и T. Я. кислина
3 а я в итель
ИМПУЛЬСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ГЕНЕРАТОР
Известны каскадные импульсные генераторы, работающие по принципу АркадьеваМаркса. Однако на таких генераторах затруднительно получать импульсы квазитреугольной формы, без использования дополнительных устройств: срезающих разрядников, формирующих линий и т. д.
С целью создания генератора с повышенным к.п.д., обеспечивающего получение импульсов длительностью несколько единиц ми- 10 кросекунд, имеющих квазитреугольную форму, предлагается импульсный высоковольтный генератор, выполненный по каскадной схеме, каждая ступень которого содержит импульсный трансформатор, накопительньш 15 конденсатор и управляемый разрядник, причем импульсные трансформаторы содержат две обмотки с равным числом витков, одна из которых включена по трансформаторной схеме, а другая — по автотрансформаторной, 20 причем трансформаторные обмотки всех каскадов включены последовательно, а каждая автотрансформаторная обмотка имеет дополнительный отвод, соединенный с управляющим электродом разрядника следующего кас- 25 када.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема трехступенчатого генератора квазитреугольных импульсов напряжения. Количество ступеней может быть неограничено.
Генератор работает следующим образом.
Накопительные конденсаторы или батареи конденсаторов 1 —;3 заряжаются параллельно от одного выпрямителя 4 через зарядный резистор 5 и оомотки импульсных трансформаторов (ИТ) 6 — 8. Так конденсатор 1 заряжается через резистор 5 и первичную обмотку 9 первого ИТ 6. Конденсатор 2 заряжается через обмотку 9, 10, электрод 11, разрядник 12, обмотки 13 и 14 и т. д. Таким образом обеспечивается заряд емкостей конденсаторов всех ступеней.
Разрядный цикл схемы начинается после подачи запускающего импульса на управляемый разрядник 15 первой ступени. Конденсатор 1 разряжается через первичную обмотку
9 ИТ 6. Когда напряжение поджига упраьляемого разрядника 12 следующей ступени, определяемое числом витков обмотки 16, достигает порога срабатывания, происходит запуск второй ступени, собранной на ИТ 7, и т. д.
В итоге на выхо <е схемы получаем напряжение И„в„-., определяемое по формуле: живых — + 1 /вар где q — коэффициент использования схемы, и — коэффициент трансформации одного ИТ, 365023
N — число ступеней генератора, Hggp — зарядное напряжение генератора.
При выводе формулы (1) предполагается идентичность ступеней генератора, т. е. равенство коэффициентов трансформации, емкостей и т. д.
На самом деле для согласования работы ступеней генератора необходимо выполнение следующего условия: для величин емкостей зарядных конденсаторов
1)2)3 (2).
Условие (2) позволяет, имея одинаковые
ИТ, получать удовлетворительную форму импульса.
На фиг. 2 показана стилизованная форма импульса тока на выходе каскада, которую можно получить при соответствующей настройке генератора и включении на ускорительную трубку. Длительность импульсов тока определяется на уровне половины амплитуды. Момент времени 1 соответствует запуску второй ступени генератора, момент LN— последней ступени.
Развязывающим импедансом в рассмотренной схеме в процессе формирования составного импульса являются обмотки импульсных трансформаторов. Причем обмотки, типа 14, включенные последовательно, должны рассчитываться на полный импульсный рабочий ток.
Автотрансформаторные обмотки выполняют две функции в разрядной стадии: обеспечивают поджиг разрядника следующей ступени и являются потенциалоразносящим элементом, т. е. обеспечивают равенство импульсных потенциалов на главных электродах разрядника. Ток в цепях поджига регулируется с помощью резисторов 17 — 19.
Предлагаемый каскадный генератор может работать и при повышенных частотах следования импульсов, так как обмотки импульсных трансформаторов в зарядной стадии могут выполнять функции зарядных дросселей.
Изоляция между трансформаторной и автотрансформаторной обмотками должна быть рассчитана на величину зарядного напряжения.
На фиг. 3 приведен один из возможных вариантов конструктивного выполнения одной ступени генератора, где 20 — проходной изолятор, через который выводятся концы для питания следующей ступени каскада; 21— тороидальный сердечник; 22 — твердая изоляция сердечника; 28 — витки вторичной обмотки; 24 — главная изоляция ИТ; 25 — объем5
55 ный виток первичной обмотки; 2б — высоковольтный вывод конденсатора; 27 — батарея конденсаторов, выстроенная по окружности;
28 — наружный изоляционный кожух генератора в виде трубы; 29 — верхний электрод тригатрона, выполненного в виде кольца;
80 — нижнии электрод разрядника, заземленный через корпус конденсатора; 81 — поджигающий электрод; 82 — емкость, предназначенная для размещения нагрузки в виде ускорительной секционированной трубки; 88— внутренняя изолирующая труба.
Компоновка ИТ конденсатора и разрядника преследует цель уменьшения паразитной индуктивности первичного разрядного контура. Применение кольцевой конструкции управляемого разрядника позволяет уменьшить его индуктивность и эрозию электродов. Импульсный трансформатор с первичной обмоткой в виде объемного витка будет иметь малую индуктивность рассеяния, которая и определяет длительность импульса, а в случае использования в качестве изоляции сердечника и главной изоляции эпоксидного компаунда достигается электродинамическая устойчивость конструкции.
Генератор в целом можно выбирать из модулей типа, показанного на фиг. 3, в которых изменяется только число включенных конденсаторов.
B результате экспериментальной проверки каскадной схемы генератора на модели, состоящей из трех ступеней, можно утверждать, что схема будет эффективно работать для питания ускорительных трубок разного назначения в диапазоне рабочего напряжения от сотен киловольт до нескольких мегавольт, длительностей 1 — 10 мксек и токах порядка килоампер.
Предмет изобретения
Импульсный высоковольтный генератор, выполненный по каскадной схеме, каждая ступень которого содержит импульсный трансформатор, накопительный конденсатор и управляемый разрядник, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д., импульсные трансформаторы содержат по две обмотки с равным числом витков, одна из которых включена по трансформаторной схеме, а другая — по автотрансформаторной, причем трансформаторные обмотки всех ступеней включены последовательно, а каждая автотрансформаторная обмотка имеет дополнительный отвод, соединенный с управляющим электродом разрядника следующей ступени.
