(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относитс к технике генерировани мощных импульсов напр жени и может примен тьс при разработке источников питани импул ных ускорителей зар женных частиц пр мого действи , а также при разра ботке высоковольтной испытательной аппаратуры. По основному авт.св. №544108 известен генератор импульсов высокого напр жени . (ГИН) j содержащий накопи тельные конденсаторы с искровыми разр дниками в каждой ступени генератора и зар дные резисторы, выполненные в виде газонаполненных камер с встроенными внутрь электродами и элементами управлени величиной дав лени газа D3 Недостаток известного генератора - его мала надежность вследстви большой токовой нагрузки на каждый электрод (особенно в сильноточных генераторах), неравномерного распре делени нагружени по.секци м ГИНа , из-за большого падени напр жени по длине газонаполненных камер и несимметричного расположени электродов . Цель изобретени - повьш1ение надежности .генератора импульсов вь1сокого напр жени за счет равномерного распределени напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что в генераторе импульсов высокого напр жени зар дные резисторы вьшолнены в виде двух цепей цилиндрических изол ционных проставок, причем в первой цепи цилиндрические изол ционные проставки соединены между собой симметричными относительно оси металлическими электродами в количестве, равном количеству ступеней генератора, в каждой цилиндрической изол ционной проставке первой цепи размещены соосно цилиндрические металлические электроды с одинаковой вдоль оси площадью просвета в количестве , равном количеству конденсаторов ;в ступени генератора, изолированные друг от друга и соединенные с одним из выводов каждого конденсатора и ра р дника ступени генератора, а другие выводы конденсаторов и электроды всех разр дников ступеней объединены общими шинами, соединенными с металлическими электродами цилиндрических изол ционных простаБОК второй цепи, причем управл ющие электроды разр дников подключены к пусковым конденсаторам через .малоиндуктивные резисторы . Выполнение одного из разр дных ре зисторов в виде цилиндрических изол ционных проставок с размещенными в них соосно цилиндрическими металлическими электродами, количество которых равно количеству конденсаторов в ступени ГИНа, изолированных друг от друга, позволит повысить надежность ГИНа в стучае вывода из стро одного из конденсаторов ступени, так как другие конденсаторы в этот момент будут изолированы от него и не произойдет разр дка остальных конден саторов через поврежденньй. Кроме того, подключение каждого электрода к соответствующему конденсатору и разр днику уменьшает удельную токовую нагрузку на каждый элект род пропорционально количеству элект родов и обеспечивает более равномерное распределение токовой нагрузки по поверхности электродов. Также уменьшаютс промежутки между электродами , что уменьшает падение напр жени вдоль резистора пропорционально уменьшению сопротивлени промежут ка между электродами и обеспечивает более равномерное распределение напр жени по секци м ГИНа. А соосна установка электродов, имеющих одинаковую площадь просвета, способствует более быстрому распространению тлеющего разр да вдоль резистора. На чертеже представлена конструктивна электрическа схема генератора импульсов высокого напр жени . Генератор содержит конденсаторы 1, разделенные на ступени (секции) 2 и соединенные внутри ступени парал лельно, искровые разр дники 3 с управл ющими электродами 4, зар дные резисторы 5 и 6, снабженные элементами управлени величиной давлени газа в интервале от Ютм рт.ст до нескольких атмосфер (не показаны и высоковольтный вывод 7, размещен . 4 ныс в металлическом корпусе 8, заполненном электроизол ционном средой, например сжатым газом. Зар дные резисторы 5 и 6 выполнены в виде герметичных цилиндрических изол ционных проставок 9, соединенных между собой симметричными относительно О-.и металлическими электродами 10, количество которых равно количеству ступеней ГШа, причем в каждой цилиндрической изол ционной проставке одного резистора 5 размещены соосно цилиндрические металлические электродь 1 1 , количество которых равно количеству конденсаторов в ступени 2 ГИНа. Металлические электроды II изолированы друг от друга и соединены с одним из выводов каждого конденсатора I ступени 2 ГИНа и разр дника 3. Это уменьшает токовую нагрузку на электроды разр дника 3 пропорционально площади электродов и обеспечивает равномерное распределение токовой нагрузки по поверхности электродов. Кроме того, такое выполнение системы электродов зар дного резистора уменьшает падение напр жени вдоль резистора пропорционально сопротивлению промежутка между электродами, что обеспечивает более равномерное распределение напр жени по секци м ГИНа. Все электроды 10 и 11 зар дных резисторов-5 и 6 выполнены в виде цилиндрических колец, установленных соосно и имеющих одинаковую площадь просвета, что соответствует быстрому распределению тлеющего разр да вдоль оси резисторов при зар дке конденсаторов. Кроме того, при выходе из стро одного из конденсаторов ступени ГИНа другие будут в этот момент изолированы от него, поэтому не происходит разр дка остальных конденсаторов через поврежденный конденсатор, что могло бы привести к выходу из стро всего ГИНа, так как энергосодержание каждой ступени сильноточного ГШа может достигать нескольких сот кДж. Другие выводы конденсаторов и электроды разр дника каждой ступени ГИНа объединены общими шинами 12, которые подсоединены к цилиндрическим металлическим проставкам второго резистора 6 и вторым электродам разр дника 3. Управл ющие электроды 4 разр дников 3 подключены к пусковым конденсаторам 3 через тскоограничивающие малоиндук1ииные резисторы 14 дл уменьшени вли ни разр дной цепи одного конденсатора на разр дную цепь другого конденсатора.
Генератор импульсов высокого напр жени работает следующим образом
Наполнительные конденсаторы 1 от источника посто нного напр жени (не показан) через зар дные резисторы 5 и 6 зар жаютс при параллельном соединении их до номинального напр жени . Во врем зар дки конденсаторов 1 во внутренних полост х резисторов 5 и 6 создаетс разр жение до состо ни , при котором загораетс тлеющий разр д. После завершени процесса зар дки давление в камерах быстро измен ют так, чтобы перевести их в состо ние, при котором они перестают проводить электрический ток и сохран ют электропрочность при приложении полного выходного напр жени генератора. Это может быть достигнуто «либо дальнейшим понижением давлени , либо повышением вплоть до давлени выше атмосферного. Затем с помощью пусковых конденсаторов 13, подключенных к пусковому устройству (не показано) подаетс импульс на управл ющие электроды 4, после чего все разр дники 3 переход т в токопровод щее состо ние, и накопительные конденсаторы i переключаютс из схемы параллельного зар да в схему последовательного разр да за очень короткий промежуток времени ( ). При этом па выходе напр жение повышаетс пропорционгшьно количеству последовательно соединенных секций 2 ГИНа. Это напр жение подаетс , например, высоковольтным выводом 7 на нагрузку. В качестве нагрузки может быть использован ускоритель электронов пр мого действи .
Предлагаемое техническое решение существенно повышает надежность ГИНа за счет равномерного распределени напр жени , обеспечиваемого вьтолнением зар дных резисторов в виде цилиндрических изол ционных проставок с установленными в них пилинд.рическими металлическими электродами, количество которых равно количеству 5 конденсаторов в ступени ГИНа. Выход из стро одного из конденсаторов любого из ступеней ГШа в известном устройстве может привести к выходу . из стро всех конденсаторов его. 0