Двойная формирующая линия

Двойная формирующая линия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (}})911688 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 220280 (21) 2885854/18-21 (51)М Кп з с присоединением заявки ¹

Н 03 К 3/53

Гбсударственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет Опубликовано 07.0382. Бюллетень ¹ 9

153) УДК 621. 373 (088.8) Дата опубликования описания 070382 (72) Автор изобретения

A.È. Герасимов (71) Заявитель (54) ДВОЙНАЯ ФОРМИРУЮЩАЯ ЛИНИЯ

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, à НМеНно к двойной формирующей линии (ДФЛ), генерирующей на нагрузке импульс высокого напряжения при срабатывании в ДФЛ коммутатора, и применяется для питания сильноточных электронных пушек, для питания стримерных камер, а также для управления синхронным включением большого числа разрядников.

Известна двойная Формирующая линия, содержащая три электрода, один из которых заземлен непосредственно, второй — через активный или пассивный элемент (обычно катушку индуктивности), а третий, промежуточный между указанными электродами, присоединен к высоковольтному зажиму источника питания, причем между торцовым краем промежуточного электрода и одним .нэ двух других указанных электродов размещен разрядник, а противоположно ему включена между указанными первым и вторым электродами нагрузка (1).

Недостатком такой линии является генерирование на нагрузке импульса напряжения колокообразной форм} с затя}}утнми фронтом и срезом и с низ кой амплитудой, что связано с ограничением роста тока через искровой канал одиночного разряда временным развитием его резистивной и индуктивной фаз и падением напряжения на импедансе разрядника. Кроме того, участок между торцами электродов линий, где размещен разрядник, представляет собой дисковую (радиальную) или иную линию с переменным волновым сопротивлением,что дополнительно ограничивает скорость роста тока через разрядник и уменьшает амплитуду импульса на нагрузке.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является линия, содержащая три электрода, первый из которых заземлен непо-. средственно, второй — через зарядный элемент, а третий, промежуточный между указанными, присоединен к высоковольтному зажиму источника питания, причем между торцами указанных первого и третьего электродов включены параллельно коммутирующие разрядники, а противоположно им присоединена нагрузка (2).

Данная линия генерирует на нагрузке импульс напряжения трапецеидальной фор}ь} с увеличенной ампли911688 тудой, однако фронт и срез импульса затянуты и имеют большие длительности из-за сложности создания высоких электрических полей в искровых промежутках коммутирующих разрядников при статической или квазистатической зарядке линий, а также из-за высоких величин индуктивностей электродов каждого или параллельно включенных разрядников.

Цель изобретения - уменьшение дли- 10 тельностн фронта и среза импульса напряжения на нагрузке.

Линия работает следующим образом.

Через высоковольтный полюс 11 заряжаются от источника питания электрические емкости между электродами 1, 3 и 2, 3. Цепь тока зарядки емкости между электродами 1 и 3 образована высоковольтным полюсом 11, зарядными элементами 9 и 10 и соединенными с этими зарядными элементами двумя участками электрода 3, а также третьим участком через зарядный элемент 12 и электродом 1 ° Цепь тока зарядки емкости между электродами

2 и 3 образована высоковольтным по- люсом 11, зарядными элементами 9, 10 и 12, тремя участками электрода

3, а также тремя. участками электрода

2, элементами 4, 13 и 14.

Укаэанная цель достигается тем, что в двойной формирующей линии, содержащей три электрода один из которых соединен с общей шиной непосредственно, второй — через разрядйый элемент, третий, промежуточный, присоединен к высоковольтному полюсу 20 источника питания, коммутирующие разрядники, размещенные между промежуточными и одним из двух других указанных электродов, и нагрузку, включенную противоположно .коммути- 25 рующим разрядникам между первым и вторым электродами, второй и/или третий электроды разделены на участки, последовательно размещенные между коммутирующими разрядниками и нагрузкой, а между смежными участками включены разрядники-обострители, и участки соединены между собой через дополнительные зарядные элементы.

Кроме того, разрядники-обострители выполнены с уменьшающимися искровыми зазорами по направлению от ,коммутирующих разрядников к нагрузке.

При таком выполнении линии длительности Фронта и среза импульса напряжения на нагрузке уменьшаются, а импульс имеет более прямоугольную 45

Форму, так как после одновременного срабатываний коммутирующих разряд-: ников между промежуточным и одним из двух других электродов возбуждаеТсН волна TQKa разрядки Распреде- 50 ленной емкости, по достижении которой разрядника-обострителя волна отражается обратно, как от разомкнутого конца волновода с изменением полярности потенциала электрода и у разрядника-обострителя, создавая ! высокое импульсное электрическое поле в разрядном зазоре между электродами разрядника-обострителя и .большое перенапряжение этого зазора.

В результате инициируется в зазоре .60 разрядника-обострителя многоканальный пробой., который обостряет фронт и,соответственно, срез импульса напряжения, распространяющегося за разрядником-обострителем по направлению к нагрузке. Пробой зазоров в следующих разрядниках-обострителях способствует дополнительному укорочению фронта и среза импульса по мере приближения волны к нагрузке.

Целесообразно зазоры в разрядниках-обострителях выполнять.с уменьшающимися длинами по направлению к нагрузке, что позволяет сократить длительности фронта и среза импульса напряжения на нагрузке при меньшем числе участков.

На чертеже показана двойная формирующая линия с коаксиальными электродами . двойная формирующая линия содержит три протяжных коаксиальных электрода 1, 2 и 3, которые образуют распределенный накопитель электрической энергии: электрод 1 непосредственно соединен с общей шиной, электрод 2 — через зарядные элементы, электрод 3 является промежуточным. Электрод 2 соединен с электродом 1 через элемент 4 ° Электроды

2 и 3 разделены на последовательно расположенные соосные участки, например на три участка каждый. Между смежными участками электрода 3 включены разрядники-обострители 5 и 6, а между участками электрода 2 разрядники-обострители 7 и 8. Два участка электрода 3 соединены между собой через зарядные элементы 9 и

10, подключенные к высоковольтному полюсу 11 источника питания. Кроме того, два смежных участка соединены через добавочный зарядный элемент

12. Участки электрода 2 соединены между собой через. элементы 13 и 14.

Коммутирующие разрядники 15 размещены между электродами 2 и 3, обычно в качестве разрядников используются газонаполненные тригатроны. Противоположно коммутирующим разрядникам

15 расположена нагрузка 16, например электронная пушка, присоединенная к электродам 1 и 2.

911б88

v =с/Л, (1) 45

Формула изобретения

Если зарядка производится импульсным током, то в качестве всех эле-, ментов . целесообразно применение катушек индуктивностей,при статической зарядке возможно применение резистоРов. При малом токе зарядки или при выборе величин сопротивлений зарядных элементов 12, 13 и 14 много меньше величин сопротивлений зарядных элементов 9 и 10. не возникает или возникает практически несущественная разность потенциалов между электродами каждого разрядника-обострителя 5 вЂ,8. Поэтому длина зазора между их электродами может быть установлена в несколько миллиметров или в десятые доли миллиметров ° В свою очередь, величины сопротивлений зарядных элементов 12, 13 и 14 должны быть больше в 10-100 раз величины волнового сопротивления Р системы из электродов 1, 3 и 2, 3. Обычно 20 в линиях Р 10 .Ом, т.е. величины сопротивлений зарядных элементов 12, 13 и 14 должны быть примерно равны

100 — 1000 Ом. При статическоМ напряжении источника для зарядки, дос- 25 тигаемом U = 200 кВ, типичные значения тока зарядки не превышают 10 А, т.е. общее активное сопротивление зарядной цепи должно составлять

В у. О/3 =2 ° 10 /10 = 2-107 Ом. Отсюда, 30 величины сопротивлений зарядки элементов 9 и 10, могут быть примерно

10 — 10 Ом и превышать величины

7 сопротивлений зарядных элементов

12, 13 и 14 более чем в 10 — 10 раз.

По достижении рабочей разности потенциалов U между электродами 1,2 и 3,2 инициируются одновременно коммутирующих разрядников 15 пробои.

Через их токовые каналы начинает разряжаться емкость между электро- 40 дами 2 и 3 и возбуждается волна разрядки, распространяющаяся от коммутируюших разрядников 15 к нагрузке

1б со скоростью где с — скорость света в пустоте;

Я. — величина диэлектрической постоянной изолирующей среды между электродами 1, 2 и 3.

По достижении разрядника-обострителя 5 волна отражается обратно, как от разомкнутого конца волновода,. .с измерением полярности потенциала конца первого по направлению от коммутируюШих разрядников 15 участка электрода 3. В результате между электродами разрядника-обострителя

5 возникает импульсная разность потенциалов, максимальная величина которой может составлять 2 U, и.воз- 60 буждается многоканальный пробой из-за многократного перенапряжения зазора. При высоких электрических полях, больших, чем в промежутках коммутирующих разрядников 15, пробой, 65 в разряднике-обострителе развивается значительно быстрее, чем в коммутирующих разрядниках 15, так как длительность временного развития искрового канала связана с напряженностью электрического поля в зазоре зависимостью — A 1/Е, где t — - время развития искрового канала;

А — коэффициент;

Š— напряженность элекТрического поля в зазоре разрядникаобострителя.

Поэтому за разрядником-обострителем

5 распространяющаяся между участка-. ми электродов 2 и 3 к разрядникуобострителю 7 волна напряжения будет иметь длительность фронта короче, чем длительность фронта на участке между коммутирующими разрядниками .

15, разрядником-обострителем 7. По достижении волной .следующего разрядника-обострителя процесс повторяется. Пройдя все обостряющие разрядники, волна имеет укороченную во много раз, например в 50 раз, длительность фронта.

Длины искровых зазоров в разрядниках-обострителях целесообразно уменьшать по направлению от коммутирующих разрядников 15 к нагрузке 16, что дополнительно сокращает длительности фронта и среза при меньшем общем количестве разрядников-обострителей в ДФЛ, так.как из-за возрастания напряженности Е в зазорах развитие разрядных каналов в них завершается быстрее.

В дРугих вариантах выполнения линий число обостряющих. разрядников должно быть не менее одного во втором или третьем электродах. Электроды линии могут иметь иную форму, в,частности быть выполненными плоскими и протяженными.

В линии при импульсной ее зарядке уменьшается дополнительно амплитуда так называемого предимпульса на нагрузке, так как.дополнительные сопротивления гасят амплитуду этого предимпульса. Например, в электронной пушке предимпульс может создать плазму между элЕктродами пушки перед подачей на пушку основного импульса ! напряжения, а плазма способна нарушить устойчивую работу пушки.

1. Двойная формирующая линия, содержащая три электрода, один из которых соединен с общей шиной непосредственно, второй — через разрядный элемент, третий, промежуточный, присоединен к высоковольтному полюсу источника питания, коммутирующие разрядники, размещенные между проме91 1688

Сост авитель Б. Седов

Редактор Л. Горбунова Техред A. Ач Корректор A. Ьеренц

Заказ 1147/49 Тираж 954 Подписное

Вниипи Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I I 3035, Мос:ква, Ж-35, РаУшскаЯ наб., д. 4/5

Филиал IIIIIl ii,з.; нт, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 жуточными и одним из двух других ука3 «нных электродов, и нагрузку g 8 KJII0 ченную противоположно коммутирующим разрядникам между первым и вторым электродами, о тл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью уменьшения длительностей фронта и среза импульса напряжения на нагрузке, второй и/или третий электроды разделены на. участки, последовательно размещенные между коммутирующими разрядниками и нагрузкой, а межцу смежными уча<..тками включены разрядники-обострители, и участки соединены между собой через дополнительные зарядные элементы.

2. Линия по и. ), о -.. л и ч а ющ а я с я тем, что разрядники-обострители выполнены с уменьшающимися искровыми зазорами по направлению от коммутирующих разрядников к нагрузке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Месяц Г.A. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М., Советское радио, 1974, с. 217, рис. 49, .128.

2. Глейзер И.3. и др ° Сильноточный электронный ускоритель ТОНУС, ПТЭ, 1974, М 3, с. 17.