RU2060583C1

RU2060583C1 - Multichannel pulse shaper

Info

Publication number: RU2060583C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Кормилицын
Original assignee: Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: units for generating n-sequence pulses. SUBSTANCE: multichannel pulse shaper has n-stage control circuit, high-voltage pulse generator, peaking discharger, load, switching dischargers, primary energy storages, inductive storages, current interrupters, triggering and delay unit, and oscillators. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к высоковольтной технике, в частности к устройствам и способам формирования импульсов на нагрузке, например ускорительной трубке, и может быть использовано в установках для генерирования n последовательных импульсов. The invention relates to high-voltage technology, in particular to devices and methods for generating pulses on a load, for example, an accelerator tube, and can be used in installations for generating n consecutive pulses.

Известно устройство для формирования n последовательных импульсов на нагрузке, содержащее многоимпульсный генератор, который подключается к нагрузке через один обостряющий разрядник. Генератор состоит из источника высокого напряжения на основе индуктивного накопителя энергии с прерывателем тока на электровзрывающихся проводниках. Прерыватель по своей длине набран из n последовательно соединенных проводников разного сечения (например прерыватель длиной 3 м может быть набран из проводников L 1 м сечением S₁, S₂, S₃. В этом случае будет реализован режим генерирования трех последовательных импульсов.A device is known for generating n consecutive pulses on a load, comprising a multi-pulse generator that is connected to the load through one sharpening spark gap. The generator consists of a high voltage source based on an inductive energy storage with a current chopper on electrically explosive conductors. The circuit breaker along its length is composed of n series-connected conductors of different cross-sections (for example, a 3 m circuit breaker can be assembled from L 1 m conductors with cross-section S ₁ , S ₂ , S _3. In this case, the mode of generating three consecutive pulses will be implemented.

Недостатками известного устройства являются невозможность применения в других схемах генераторов и ограниченный интервал времени между импульсами (несколько микросекунд). The disadvantages of the known device are the impossibility of using generators in other circuits and the limited time interval between pulses (several microseconds).

Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для формирования n последовательных импульсов, содержащее n автономных установок, каждая из которых состоит из генератора, обостряющего разрядника и нагрузки. Требуемое количество импульсов определяет нужное количество установок, которые работают в определенной последовательности. The closest in technical essence to this device is the selected device as a prototype for the formation of n consecutive pulses, containing n stand-alone installations, each of which consists of a generator, sharpening the spark gap and load. The required number of pulses determines the desired number of installations that operate in a specific sequence.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции (высокая стоимость) и невозможность (ограничение) проведения исследований прианодной области по причине пространственного размещения нагрузок (ускорительных трубок). The disadvantages of the known device are the design complexity (high cost) and the impossibility (limitation) of conducting research on the anode region due to the spatial distribution of loads (accelerator tubes).

Целью изобретения является упрощение устройства для формирования n последовательных импульсов. The aim of the invention is to simplify a device for generating n consecutive pulses.

Цель достигается тем, что в устройстве формирования импульсов, каждый канал которого содержит генератор напряжения, обостряющий разрядник и нагрузку, в каждом канале генератор подключен к одной общей для всех каналов нагрузке через обостряющий разрядник с установленным порогом срабатывания. The goal is achieved in that in the pulse shaping device, each channel of which contains a voltage generator, sharpening the arrester and the load, in each channel the generator is connected to one common load for all channels through the sharpening arrester with a set threshold.

Обостряющий разрядник срабатывает только при подаче на него рабочего импульса от своего генератора и не должен срабатывать при срабатывании других разрядников и под воздействием напряжений на нагрузку, сформированных на ней при работе предшествующих генераторов, т.е. при условии:
U_i > k U*_i _- ₁, где k > 1,2 коэффициент запаса электрической прочности;
U*_i-1 напряжение на нагрузке при срабатывании предыдущего разрядника.The sharpening spark gap is triggered only when a working impulse is supplied from its generator and should not be triggered by the operation of other surge arresters and under the influence of voltages on the load formed on it during the operation of previous generators, i.e. given that:
U _i > k U * _i _- ₁ , where k> 1.2 safety factor of electric strength;
U * _i-1 voltage at the load when the previous arrester trips.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 электрическая схема конкретного выполнения установки, обеспечивающей формирование двух последовательных импульсов. Figure 1 shows the functional diagram of the device; figure 2 is an electrical diagram of a specific installation, providing the formation of two consecutive pulses.

Устройство состоит (фиг.1) из схемы управления и каскадов 1, каждый из которых содержит генератор 2 высоковольтных импульсов, обостряющий разрядник 3 и общую для всех нагрузку 4. Каждый генератор 1 содержит (фиг.2) последовательно соединенные коммутирующие разрядники 5, первичные накопители 6 энергии, индуктивные накопители 7 и прерыватели 8 тока. The device consists (Fig. 1) of a control circuit and cascades 1, each of which contains a high-voltage pulse generator 2, sharpening a spark gap 3 and a load common to all 4. Each generator 1 contains (Fig. 2) series-connected switching spark gap 5, primary drives 6 energy, inductive storage 7 and current choppers 8.

После зарядки С₁ и С₂ с блока 9 запуска и задержки на генераторах 10₁ и 10₂ через требуемые интервалы времени подаются запускающие импульсы. Сформированные с требуемой задержкой на 10₁ и 10₂высоковольтные импульсы подаются на поджигающие электpоды pазрядников 3₃и 3₄. При срабатывании С₁ и С₂ и на 8₁ и 8₂ формируются рабочие импульсы напряжения, которые через обостряющие разрядники 3₁ и 3₂ подаются на нагрузку (ускорительную трубку) 4. Необходимым условием работы установки в двухимпульсном режиме является обеспечение электрической прочности разрядника 3₂ при формировании на нагрузке 4 импульса напряжения при срабатывании разрядника 1. В данном случае это достигается увеличением зазора в разряднике 3₂ до величины, при которой 3₂ надежно выдерживает напряжение первого импульса. В то же время 3₂ должен срабатывать при подаче на него импульса напpяжения от втоpого источника, т.е. должно выполняться условие
U₂ > U₁*, где U₂ напpяжение второго источника;
U₁* напряжение, формируемое на нагpузке в пеpвом импульсе.After charging C ₁ and C ₂ from the start and delay unit 9, the triggering pulses are supplied at the generators 10 ₁ and 10 ₂ at the required time intervals. The high-voltage pulses generated with the required delay of 10 ₁ and 10 ₂ are fed to the ignition electrodes of the 3 ₃ and 3 ₄ dischargers. When C ₁ and C _{2 are} triggered and 8 ₁ and 8 ₂ , operating voltage pulses are generated, which are supplied to the load through the sharpening dischargers 3 ₁ and 3 ₂ 4. The necessary condition for the installation to operate in two-pulse mode is to ensure the electric strength of the arrester 3 ₂ when a voltage pulse is generated on load 4 during operation of the arrester 1. In this case, this is achieved by increasing the gap in the arrester 3 ₂ to a value at which 3 ₂ reliably withstands the voltage of the first pulse. At the same time, 3 ₂ should be triggered when a voltage pulse is supplied to it from a second source, i.e. the condition must be met
U ₂ > U ₁ *, where U _{2 is the} voltage of the second source;
U ₁ * voltage generated on the load in the first pulse.

В общем случае работа устройства может быть описана следующим обpазом. In the General case, the operation of the device can be described in the following way.

Высоковольтный импульс U₁ с генеpатоpа 2₁ подается на обостряющий разрядник 3₁, котоpый настраивается на работу пpи заданном напряжении. При этом на нагpузке 4 формируется импульс напряжения
U₁* U₁ U₁**, где U₁** потери напpяжения на обостряющем разряднике.The high-voltage pulse U ₁ from the generator 2 ₁ is supplied to the sharpening spark gap 3 ₁ , which is configured to operate at a given voltage. In this case, a voltage pulse is formed on load 4
U ₁ * U ₁ U ₁ **, where U ₁ ** is the voltage loss at the sharpening spark gap.

Электpическая пpочность второго разрядника 3₂ должна быть достаточной, чтобы он не срабатывал от первого импульса на нагрузке 4, т.е. U₂ > k U₁*.The electric strength of the second spark gap 3 ₂ must be sufficient so that it does not operate from the first pulse at load 4, i.e. U ₂ > k U ₁ *.

Соответственно U₃ > k U₂*. U_i > к U*_i-1, где k > 1,2 коэффициент запаса электрической прочности.Accordingly, U ₃ > k U ₂ *. U _i > to U * _i-1 , where k> 1.2 is the safety factor of electric strength.

Различный режим работы обостряющих разрядников может быть достигнут за счет установки в них различных зазоров, различного давления газа и т.п. Необходимым условием является также формирование на генераторах импульсов напряжений, достаточных для пробоя собственных обостряющих разрядников. Запуск генераторов с требуемым интервалом времени осуществляется от отдельного устройства, обеспечивающего необходимую последовательность их работы. A different mode of operation of sharpening arresters can be achieved by installing various gaps in them, different gas pressures, etc. A necessary condition is also the formation of voltage pulses on the generators sufficient for the breakdown of their own sharpening arresters. The start of generators with the required time interval is carried out from a separate device providing the necessary sequence of their work.

Данное устройство реализовано на установке ИГУР-3. Экспериментальные исследования устройства показали, что при незначительных затратах на модернизацию установки по сравнению с существующими устройствами достигнуто значительное упрощение схемы устройства за счет использования одной нагрузки, что приводит к удешевлению устройства, и более высокие выходные параметры с любым интервалом времени между импульсами. This device is implemented on the IGUR-3. Experimental studies of the device showed that, at a small cost to upgrade the installation compared to existing devices, a significant simplification of the device circuit was achieved through the use of a single load, which reduces the cost of the device and higher output parameters with any time interval between pulses.

Claims

A multi-channel pulse-forming device, each channel of which contains a voltage generator, sharpening the arrester and a load, characterized in that in each channel the generator is connected to one common load for all channels through its sharpening arrester, while the response voltage of each subsequent arrester is selected from the condition
U _i > KU _i 1,
where K> 1.2 safety factor;
U _i 1 voltage at the load when the previous arrester is triggered.