Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии

Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРКтКНИЯ """ "

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 280280 (21) 2886480/18-21 )$$) M. Кл з с присоединением заявки . Йо (23) Приоритет

H 03 К 3/53

Государственный комитет

СССР по делам изобретениИ и открытий

Опубликовано 0703.82. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 070382 (531 УДК 621. 373..431(088.8) (72) Авторы изобретения

) (1

Г

Р.3. Людаев и В.И. Кашинцов (71) Заявитель (54 ) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

HA ИНДУКТИВНЫХ НАКОПИТЕЛЯХ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к источникам высоковольтных электрических импульсов на индуктивных накопителях энергии, а именно к генераторам высоковольтных импульсов, применяемых для питания импульсных лазеров, сильноточных ускорителей и т.д.

Известен генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии, выполненный по схеме удвоения напряжения и включающий в себя источник питания, две цепи, состоящие из соленоида и разьыкателя, подключенные параллельно к источнику питания, разрядник-обостритель и нагрузку (1).

Известный генератор имеет высокий

КПД передачи энергии в нагрузку, однако ие допускает связи нагрузки с корпусом источника, что создает трудности при измерениях характерис-. тик установки, требует разработки новых размыкателей тока с повышенным коэффициентом К увеличения напряжения (К М 100) при освоении диапазона напряжений U и 106 — 10 В с. питанием от -источника с напряжением

V с 100 кВ, так как выходное напряжение генератора может быть представлено в виде

U = 2КЧ, 5 где U — выходное напряжение генератора;

К - коэффициент .умножения напряжения раэмикателя;

V - напряжение источника пита10 ния.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии, содержащий источник тока, по крайней, мере два индуктивных йакопителя, выполненных в виде одновиткового соленоида и раэвыкате" ля,соединенных последовательно, причем раэьыкатель является частью одновиткового соленоида, и нагруэочную цепь с разрядником-обострителем и нагрузкой, включенными последовательно (2).

Недостатком данного генератора является малый КПД передачи энерг1 и в нагрузку, причем значение его уменьшается пропорционально числу каскадов. Для одного каскада составляет C 25%, двух 12":5, трех ;с 6% и

911689

1О

20

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 1 тока по параллельным цепям индуктивных накопителей 2 проходят токи 3„, создавая магнитные потоки ф. =L„. 3 ! где L индуктивность индуктивного йакопителя. В результате этого в каждом из индуктивных накопителей

2 запасается энергия W, равная

Цель изобретения — увеличение

КПД передачи энергии в наГрузку и выходного напряжения генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов индуктивных накопителях энергии, содержащем источник тока, по крайней мере два индуктивных накопителя, выполненных в виде одновиткового соленоида и размякателя, соединенных последовательно, причем размыкатель является частью одновиткового соленоида, нагрузочную цепь с разРядником-обострителем и нагрузкой, включенными последователь. но, и токоприводящую шину, индук.тивные накопители размещены вдоль прямолинейной токопроводящей шины друг за другом и ориентированы относительно нее так, что векторы магнит-, ных потоков каждого из.индуктивных накопителей параллельны, направлены в одну сторону и перпендикулярны к продольной оси шины, при. этом токопроводящая шина соединена с началом всех индуктивных накопителей и подключена к одному из полюсов источника, к другому полюсу которого подключены концы всех индуктивных накопителей,, и нагрузочная цепь подключена к концам токопроводящей шины и выполнена охватывающей магнитные потоки всех соленоидов.

Принципиальная конструктивная и электрическая схема генератора высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии показана на чертеже.

Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях энергии состоит из источника 1 тока, один из полюсов которого подсоединен к началам индуктивных накопителей 2, выполненных в виде одновитковых соленоидов, и размыкателей 3, представляющих последовательную цепь, посредством токопроводящей шины 4, а концы всех индуктивных накопителей подключены ко второму полюсу источника, нагрузочной цепи, состоящей из разрядника-обострителя 5 и нагрузки

6, соединенных последовательно.

Конструктивно размыкатель может . быть выполнен в виде взрывающихся проволочек или фольги, в виде плазменного канала, деформируемого зарядом ВВ и др. ф 1.

W;= ф . В момент максимума маг2 нйтного потока одновременно срабатывают размякатели 3, вызывая быстрое изменение магнитных потоков Ф; а так как цепь нагрузки 6 охваты- вает одновременно все магнитные потоки с идентичной ориентацией в пространстве, то к нагрузке 6 через разрядник-обостритель 5 будет приложено напряжение U равное

I с3ф„. ц= „-,-.g „-=и . =ик„.Ч, ос 1„ c3f где n — число индуктивных накопителей 2;

К вЂ” коэффициент увеличения напряжения соответствующим размыкателем;

V — напряжение источника.

Возрастающее напряжение U за юкает разрядник-обостритель 5 и перебрасывает часть энергии в нагрузку

6 . Количество энергии W, переданное в нагрузку 6, в случае ее индуктивного характера определяется законом сохранения магнитного потока и равна

И1 1и

ЖН Ьи4 ИЬ Моф где W - первоначально накопленная о энергия;

1И вЂ” индуктивность нагрузки.

При равенстве индуктивностей генератора и нагрузки („ L„ =(и) энергия в нагрузке составляет 25% первоначально запасаемой, а 504 выделяется в размыкателях. При работе генератора на резистивную нагрузку КПД его определяетсй соотношением сопротивления R размыкателей (R = Е 11„, где

R„- максимальное сопротивлейие одного размыкателя и сопротивления R нагрузки. В оптимальном случае КПД может составлять 50%.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при максимальном

КПД создавать генераторы с требуеьмм выходным напряжением, г1ричем для их реализации могут быть использованы имеющиеся в налйчии размыкатели и энергоемкие источники со ,сравнительно низким выходным напряжением.

Наиболее успешно устройство может работ ать с пит анием от взрывомагнитных генераторов тока в силу того, что увеличение числа индуктивных накопителей с параллельным питанием приводит к благоприятным условиям работы источника, т.е. индуктивность нагрузки уменьшается с увеличением числа секций, что открывает возможности создания импульсных сильноточных источников с заданной амплитудой напряжения.

911689

Формула изобретения

Составитель В. Чорба

Редактор Л. Горбунова Техред Т.Хаточка Коррек орА Ференц

Заказ 1147/49 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

l !

Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопителях,энергии, содержащий источник тока, по крайней мере два индуктивных накопителя, выполненных в виде одновит- . кового соленоида и размыкателя,соединенных последовательно, причем разьикатель является частью одновиткового соленоида, нагрузочную цепь с разрядником -обострителем и нагруз-. кой, включенными последовательно, и токопроводящую шину, о т л и ч а юшийся тем, что,с целью увеличения КПД передачи энергии в нагрузку и выходного напряжения генератора, индуктивные накопители размещены вдоль прямолинейной токопроводящей ,шины друг за другом и ориентированы. относительно нее так, что векторы магнитных потоков накопителей параллельны, направлены в одну сторону и перпендикулярны к продольной оси шины, при этом токопроводящая шина соединена с началом всех индуктивных накопителей и с одним из полюсов источника, к другому полюсу котОрого подключены концы всех индуктивных накопителей, а нагрузочная цепь подключена к концам токопроводящей шины и выполнена охватывающей магнитные потоки всех соленоидов.

1 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 635605, кл. Н 03 К 3/53, 1978.

2. Sargent G. Janes and Н.Koritz

Rev. SCient 1пз г, vof 30, Р 11, 1965, р. 1032 (прототип).