SU604066A1 - Устройство дл генерировани однопол рных электрических импульсов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ОДНОПОЛЯРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение касаетс  электрофизических устройств , примен емых в исследовани х по физике газового разр да, физике плазменных ускорителей и в быстродействующих электродинамических устройствах (например в электродинамических клапанах напуска газа).

Известны устройства типа искровых разр дников , работающие как при атмосферном, так и при пониженном давлени х и предназначенные дл  коммутации мощных разр дов конденсаторных батарей При этом токи разр да достигают сотен килоампер и нос т характер затухающих колебаний высокой частоты (выще 50000 Гц). Искровые разр дники в цепь емкостного накопител  включаютс  последовательно с нагрузкой, и если нагрузка обладает коэффициентом самоиндукции 0,2-3 мкги, то дл  получени  однопол рного импульса тока с амплитудой 10 кА и выще малой длительности (15-40мкс), разр дники оказываютс  бесполезными и требуетс  введение в цепь функционального элемента, обрывающего ток разр да после первого полупериода . Необходимость в получении однопол рных импульсов тока возникает, например, при кратковременном напуске газа при помощи электродинамического клапана. Колебательный разр д в цепи катущек приводит к нескольким колебани м тарелки клапана и напуску нескольких порций рабочего газа, что  вл етс  нежелательным при проведении исследований плазменных устройств различных ТИПОВ (ускорители плазмы, генераторы магнитно-вихревых колец). В насто щее врем  задача получени  одноразового срабатывани  электродинамического клапана рещаетс  увеличением емкости конденсаторной батареи и регулировкой упругого элемента клапана Однако увеличение емкости приводит к увеличению дополнительных площадей под установку, ведет к удоражнванию экспериментальной установки , снижает ее надежность, усложн ет регулировку.

Из известных устройств дл  получени  однопол рных импульсов тока используют схемы с водородными тиратронами и тригатронами 2.

Однако тиратроны и тригатроны обеспечивают получение импульсов тока с амплитудой только до 3 кА с длительностью 5-20 мкс, но даже в этом случае амплитуда тока во втором полупериоде составл ет 10-20 Vo от тока в первом полупериоде. Параллельное включение тиратронов резко усложн ет схему и

ее работу, снижает надежность. Оми требуют дополнительных устройств дл  своей работы (трансформаторы высокого напр жени , трансформаторы накала с высоковольтной изол цией , конденсаторы, схемы формировани  запускающих импульсов, коаксиальные кабели).

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому  вл етс  устройство дл  генерировани  однопол рных электрических импульсов, содержащее емкостной накопитель энергии, подключенный посредством токопровода через разр дник, содержащий установленные в вакуумируемом корпусе два основных и управл ющий электроды, к индуктивно-резистивной нагрузке 3J.

Это устройство может гарантировать получение однопол рных импульсов только в том случае, если параметры цепи {С, Z, R) будут точно подобраны и вс кое непредвиденное изменение в величинах параметров нагрузки может привести к по влению затухающего колебательного разр да, а не однопол рного. Следовательно , подобное устройство не обеспечивает высокой надежности в получении однопол рного сильноточного импульса.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности получени  сильноточных импульсов тока микросекундной длительности.

Это достигаетс  тем. что в устройстве дл  генерировани  однопол рных электрически) импульсов, содер «ащем емкостной накопитель энергии, подключенный посредством токопровода через разр дник, содержащий установленные в вакуумируемом корпусе два основных и управл ющий электроды, к индуктивно резистивноб нагрузке, согласно данному изобретению часть токопровода между одним из выводов емкостного накопител  энергии и нагрузкой пропущена внутри корпуса разр дника , основные электроды которого выполнены рельсового типа и расположены в одной плоскости с указанным участком токопровода перпендикул рно к нему, причем высоковольтный и низковольтный основные электроды разр дника расположены соответственно напротив высоковольтного и низковольтного концов участка токопровода.

На фиг. 1 представлена конструкци  предлагаемого устройства; на фиг. 2 - его электрическа  схема.

Корпус 1 устройства с торцов закрыт диэлектрическими фланцами 2 и 3. В одном из. фланцев укреплены основные электроды 4 и 5 разр дника. На высоковольтном основном электроде надет изол тор 6 дл  исключени  электрического разр да по поверхности диэлектрического фланца. Между основными электродами 4 и 5 расположен управл ющий электрод 7, На внутренней поверхности корпуса I нанесен елой 8 диэлектрического покрыти . В изол торах 9 и 10 в стенках корпуса I герметически укреплен оголенный участок токопровода П. Откачка; газа из корпуса производитс  через патрубок 12.

Дл  получени  однопол рного электрического импульса тока микросекундной длительности предлагаемое .устройство подсоедин етс  к выводам емкостного накопител  13 энергии так, как это показано на фиг. 2. Поджигающий э..1ектрод 7 подключаетс  к схеме 14 запуска (например, к пульту управлени  серийного сверхскоростного фоторегистратора СФР 2Н), а между точками 15 и 16 включаетс  нагрузка, содержаща  резистор 17 и катущку индуктивности 18, дл  которого и вырабатываетс  однопол риый импульс тока. Из корпуса I откачиваетс  газ до давлени ,

исключающего самопробой между основными пульсовыми электродами 4 и 5 разр дника и оголенным участком токопровода II.

После зар дки емкостного накопител  до необходимого напр жени  на управл ющий электрод 7 подаетс  поджигающий импульс

напр жени . В разр дном промежутке между основными электродами 4 и 5 развиваетс  электрический разр д и ток разр да в плазменной перемычке приводит к ускорению ее в сторону расширени  разр дного контура рельсового ускорител . Кроме того, магнитное поле участка токопровода И, взаимодейству  с током в плазменной перемычке (а направлени  токов в плазменной перемычке и в участке токопровода одинаковы в любой момент времени до соприкосновени  плазменной пе%

ремычки с токопроводом), приводит к ускорению плазменной перемычки в направлении оголенного участка токопровода I1. Плазменна  перемычка, каса сь оголенного участка токопровода , закорачивает конденсаторную бата-. рею через него. При этом один из электродов

разр дника обесточиваетс  и обесточиваетс  объект, подсоединенный между точками 15 и 16. Устройство может быть подключено к емкостному накопителю любой емкости с зар дным напр жением от 1 кВ до 20 кВ. Но при этом в зависимости от требуемой длительности импульса и амплитуды тока необходимо при минимальной индуктивности подбирать давление газа в разр днике и его состав. Это обсто тельство не  вл етс  усложн ющим экспериментальную установку, поскольку при проведении плазменных исследовани  всегда легко обеспечить в установке необходимый вакуум и требовани  по технике безопасности при работе с высоким напр жением.

Как показали эксперименты с предлагаемым устройством, при посто нстве геометрических размеров устройства изменением давлени  . можно измен ть амплитуду импульса и врем  его запаздывани  относительно запускающего импульса.

В качестве изол тора внутри корпуса наилучшим образом про вил себ  «Тефлон-.4), имеющий высокое значение теплоизол ции. Наблюлаемый в проведенных экспериментах второй импульс тока с малой скоростью нарастани  может быть устранен, если заранее известны

индуктивность, активное сопротивление нагрузки и характеристики разр да емкостного нако- : пител .

Применение предлагаемого устройства в фн зических исследовани х (в частности при применении электродинамического клапана дл  напуска газа в плазменные устройства) позвол ет почти втрое снизить стоимость оборудовани  дл  импульсного клапана и уменьшить занимаемые площади под установку, а главное обеспечивает напуск одной порции газа.

Claims (3)

1.Арцимович Л. А. Управл емые термо дерные реакции. М., Физматгиз, 1963, с. 496.

2.Ворончев Т. А. Импульсные тиратроны. М., «Советское радио, 1958, с. 163.

3.Автфрское свидетельство СССР № 139384, кл. В 23 К 9/06, 1961.

t/ X i ft ,. yl f fC f, It ff x .jt ,/. yi f , r f