Формирующая линия

ОП ИCАМИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсннн

Социалнсткческин

Республик Ill 764106

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) 3 а я влеио 28.08.78 (21) 2659889/18-21 с присоединением заявки М (2;3) Приоритет— (5l )M. Кл.

Н 03 К 3/53

Государственный комитет по делам изобретений н открытий

Опубликовано 1509 80 Бюллетень Ж 34

Дата опубликования описания 15.09.80 (53) УДК 621.373 (088.8) (72) A втор. изобретения

Г. А. Шнеерсон

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) ФОРМИРУЮЩАЯ ЛИНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в высоковольтных формирующих устройствах, предназначенных для получения импульсов тока и напряжения с малыми временами нарастания, в экспериментах по нагреву плазмы, генерации мощных

5 релятивистких электронных пучков и т.д.

В генераторах высоковольтных импульсов в качестве основного элемента, запасающего энергию (емкостного накопителя), используют10 ся высоковольтные формирующие линии. Главной задачей при разработке линий является 1 увеличение запасаемой в них энергии М =

2 при неизменных габаритах. Здесь W — энергия

15 на единицу длины; С вЂ” емкость на единицу длины; U — рабочее напряжение линии. В ряде случаев желательно при неизменной индуктивности линии снизить величину U, что позволяет сократить время разряда линии заданной длины или увеличить мощность, выделяемую в согласованной нагрузке.

Известна формирующая линия на базе импульсного генератора, содержащего хотя бы один емкостный накопитель, имеющий не менее дяух электродов, пространство Mo_#_IIY котооыми заполнено полярной жидкостью с высокой диэлектрической постоянной (глицерином или эфирным спиртом) (1 J .

Энергоемкость линии такого типа ограничена электрической прочностью жидкого диэлектрика.

В случае слабонеоднородного поля рабочее напряжение линии U = Е1т, где Ь вЂ” величина изоляционного зазора, Š— рабочая напряжен. ность электрического поля. Величина Е < Е, где . с. — напряженность пробоя, который при характерных для формирующих пиний вре«6 -5 менах зарядки порядка 10 — 10 с в слабонсоднородном лоле начинается с иониэациопных процессов на электродах. Эти процессы ограничивают рабочее напряжение существуклцих высоковольтных наносекундных формирующих линий с жидким диэлектриком.

Из известных устройств наиболее близкой по технической сущности к предложенной является формирующая линия, состоящая из двух электродов и водяной изоляции между ними, с пористыми электродами, через которые полает3 7( ся провоця<цая жидкость (например, раствор купора) (2) .

11ровс<дящая прослойка снижает напряженность электрического поля у микроострий на электроде благодаря чему возрастает рабочее напряжение.

Подобное устройство сложно в эксплуатации, требует ссгзцаиия специальной аппаратуры дпя

) быстрой и своевременной подачи проводящей " ж<<цкост<<, что затруднительно ири божьи<йх) пло— цщ<ях электродов, типичных <шя крупных установок.

Цель изобретения повышение рабочего на<пр«женил и запасаемой энергии формирующей линий.

Поставленная цель достигается тем. что в формирующей линии, содержащей цва металлических электрода и расположенную между ними изоляцию, изоляция формирующей линии выполнена в виде двух приэлектродных слоев из основного диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной и расположенного между ними слоя дополнительного диэлектрика с относительно малой диэлектрической постоянной и выполненными в этом слое каналами, заполненными основным диэлектриком.

На чертеже показана предложенная формирующая лййия в поперечном разрезе, содержа<цая с<сиовные металлические электроды 1, 2, ириэлектроцные слои 3, 4, выполненные из основного диэлектрика, имеющего большую диэлектрическую постоянную г,1, слой дополнительного диэлектрика 5 с относительно малой диэлектрической постоянной Е, имеющего форму призм со скругленными углами, отделенных друг от друга каналами 6, заполненными основным диэлектриком с большой диэлектрической постоянной Я, и сообщающимися с приэлектродными слоями 3, 4.

На чертеже также обозначены.

h - - ширина межэлектр)одиого зазора, запол- ненного комбинированной изоляцией; р — ширина каналов, < — расстояние между <осями ка- налов, заполненных основным диэлектриком.

Статическое состояние устройства следующее.

Между электродами 1, 2 расположена комбинированная изоляция, состоящая из приэлектродных слоев 3, 4 основного. диэлектрика, дополнительного диэлектрика э, в котором размещены каналы 6 из основного диэлектрйка и которые сообщаются с приэлектродиыми слоями

3, 4, Основная изоляция располагается непосредственно у поверхности электродов, а в остальной части межэлектродного зазора. вдоль электродов чередуются области основного и дополнительного диэлектриков.

Размещение слоя диэлектрика с относительно малой диэлектрической постоянной Е, в толще диэлектрика с большой диэлектрической постоянной Е < йр«водит к сниженйю напряжейности

) )410<)

I эпектрическсло поля «3 повсрхнс<сT«<пекгроцов, бпа<.одари этому л<ожег быть иовьпиеио рабочее напряжение !«««<«. Оциако ири о<су<ствии каналов напряженность в дополнительном циэлектрике в отношении -1 выше, чем иа

5 fz электродах, что может иривесги к беззлектроцному пробою дополнительного <<иэлектрика.

Каналы позволяют снизить 3T) напряженно Tb до величины Ес), «ри которой отсутствуют ионизацио<и<ые процессы в толще диэлектрика (в ка калах, в доло«нитепьном диэлектрике и иа поверхности их раздела)..

Рабочее напряжение U формирующей лини<< может быть выбрано из ус«овия0<0

- "< (иеЖЯ4.

Величина предельно цопустимого напряжения

0 < Egh, если выполнено условие — +- - э—

P Ь Е))

ГП Е (напряженность безэлектродного пробоя Ес)>Е

При этом одновременно выполяются условия отсутствия ионизациош<их процессов на электроде и в толще диэлектрика.

При этом емкость убывает в отношении + — (з- — )(1, а энергия возрастает в отношенйй p<- +-3 (1--+)1®+ — )> 1. Например, в частном случае Е < =80(o 6 = 2Е<) (вода и по25 лиэтилен), выбирая +< = 3, можно увеличить в три раза энергию, запасаемую в линии.

Наибольшим энергозапасом обладает линия, у которои - - — . Поскольку — мало, то у

Ь Е)) 2

В Е1 Ео Е< такой ли«и <.< E<)h а относительное увели30 чение энергии равно

Ео

Техническими преимуществами предложенной формирующей линии являются повышение рабо чего напряжения и запасаемой в ней энергии при неизменных габаритах. Дополнительный эф35фект состоит вснижении погонной емкости что позволяет увеличить мощность, выделяемую в согласованной нагрузке..

Формула изобретения

Формирующая линия, содержащая два металлических электрода и расположенную между ними изоляцию, отличающаяся тем, что, с целью повышения рабочего напряжения и запасаемой энергии, изоляция формирующей линии выполнена в виде двух приэлектродных слоев из основного диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной и расположенного между ними слоя дополнительного диэлектрика с относительно малой диэлектрической постоянной и- размещейнь<ми "в- этом слое каналами, сообщающимися с приэлектродными слоями и

50 заполненными основным диэлектриком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании No 116347, 55 кл. H 3 Р, опублик. 21.10.66

2. Воробьев В. В., Капитоиов В..А., Кругляков Э, П. Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики, т,. 19, с. 96, 1974 (прототип).

764106

Составитель В. Седов

Техред А,Щепанская, Редактор Т. Орловская

Корректор В. Бутяга

Тираж 995

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 6301/49

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4