SU792566A1

SU792566A1 - High-voltage generator of surge voltage

Info

Publication number: SU792566A1
Application number: SU792756235A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Федорович Нескородов; Энерг Александрович Шелехов
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. В.И.Ленина
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1980-12-30

Description

I Изобретение относитс к области высоковольтной импульсной технике может быть использовано дл генерировани мощных импульсов сверхвысоких напр жений с большой частотой повторе-5 ни .I The invention relates to the field of high-voltage impulse technology can be used to generate powerful pulses of ultrahigh voltages with a high repetition frequency of 5.

Известны высоковольтные генераторы импульсных напр жений. Один из известных высоковольтных генераторов импульсных напр жений, содержит р д после- iO довательно включенных разр дных цепей , кажда из которых состоит из емкостного накопител энергии и разр дника , выполненного с открЕзГГЫ воздушным разр дным промежутком l. JSHigh-voltage impulse voltage generators are known. One of the well-known high-voltage pulse voltage generators contains a series of successively connected discharge circuits, each of which consists of a capacitive energy storage and discharge capacitor, made with an open-air gap l. Js

Второй из известных высоковольтных генераторов импульсных напр жений, выполненных по схеме умножени напр жени , содержит емкостные накопители энергии и разр дники 2.20The second of the well-known high-voltage impulse voltage generators, made according to the voltage multiplying circuit, contains capacitive energy accumulators and dischargers 2.20

Недостатком известных генераторов вл етс то,.что при их работе в диапазоне сверхвысоких напр жений за счет вынужденного увеличени разр д- 25 ных промежутков разр дников значительно увеличиваетс индуктивность генератора , вследствие чего снижаютс мощность и амплитуда импульса на нагрузке .30A disadvantage of the known generators is that when they are operated in the ultrahigh voltage range due to a forced increase in the discharge gap of the arresters, the inductance of the generator increases significantly, resulting in a decrease in the power and amplitude of the pulse on the load .30

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению вл етс высо овольтный генератор импульсов, содержащий заданное число последовательных ступеней, кажда из которых состоит из емкостного накопител энергии и разр дника, электроды которого размещены в газонаполненной под давлением разр дной камере, периоди 1ески продуваемой от источника продувочного газа по трубопроводам З.The closest technical solution to this invention is a high voltage pulse generator containing a predetermined number of successive stages, each of which consists of a capacitive energy storage and a discharge, whose electrodes are located in a discharge chamber filled with pressure, the discharge chamber from the purge gas source through pipelines

Данный reiiepaTop позвол ет за счет применени в HG.NI разр дников ,выполненных каждый с газонаполненной под давлением разр дной камерой, значительно уменьшить его индуктивность. Однако наличие трубопроводов, по которым осуществл етсп наполнение и отвод продувочного газа из разр дных камер разр дников , снижает надежность его работы при генерировании импульсов сверхвысокого напр жени , так как возникает веро тность разр да емкостных накопителей энергии через трубопроводы на землю.This reiiepaTop allows using HG.NI dischargers, each made with a discharge chamber filled with gas, to significantly reduce its inductance. However, the presence of pipelines through which the purging gas is filled and discharged from the discharge chambers of the surge generators reduces the reliability of its operation during the generation of ultrahigh voltage pulses, as there is a probability of discharge of capacitive energy stores through pipelines to the ground.

Целью изобретени вл етс повышение надежности работы генератора при сверхвысоких напр жени х.The aim of the invention is to increase the reliability of the generator at ultrahigh voltages.

Поставленна цель достигаетс тем, что в высоковольтном генераторе импульсного напр жени , содержащем заданное число последовательных ступеней , кажда из которых состоит из последовательно включенных емкостного накопител энергии, зар жаемого че рез резисторы, и разр дника, электроды которого размещены в разр дной камере , соединенной с баллоном, каждый из его разр дников снабжен дополнительной камерой, котора сообщаетс с одной стороны через трубку с понижающим газовым редуктором, .установленным на баллоне, а с другой стороны через отверстие в герметизированном изол ционном кожухе с разр дной камерой , противоположна сторона которой имеет еще одно отверстие, снабженное клапаном с возвратной пружиной, а так же дополнительным удерживающим уст ройством , выполненным, например, в ви де посто нного магнита и рма. Наличие у каждого разр дника генератора автономного источника продувоч ного газа, дополнительной камеры и автоматического выпускного клапана позвол ет исключить разр ды емкостных накопителей энергии на землю, осущест вить быструю и эффективную продувку разр дных промежутков генератора после его срабатывани и соответственно повысить надежность генератора при генерировании им импульсов сверхвысокого напр жени . Кроме того, данный генератор позвол ет снизить расход электроизол ционного газа за счет того, что при про дувке используетс только тот объем газа, которыйнаходитс в разр дной и дополнительной камерах. На фиг, 1 изображена схема принципиальна электрическа высоковольт ного генератора, составленна из 5 ступеней срабатывани j на фиг. 2, - KO струкци элемента высоковольтного ге ратора. Высоковольтный генератор импульсн го напр жени содержит разр дники 1 по числу ступеней срабатывани и вкл ченные последовательно с ними емкост ные накопители 2 энергии, зар жаемые через резисторы 3 от источника высок го напр жени . Каждый разр дник 1 ге нератора состоит из герметизированно го изол ционного кожуха 4, в котором размещены разр дна камера 5 с установленными в ней электродами 6 и дополнительна камера 7, сообщающа с через отверстие 8 с разр дной камеро 5. С противоположной от отверсти 8 стороны разр дной камеры 5 имеетс отверстие 9, за{срытое клапаном 10, удерживаемым в закрытом состо нии пр помощи возвратной пружины 11 и допол нительного удерживающего устройства выполненного, например, в виде посто нного магнита 12 и рма 13, укрепле ного на клапане 10. Дополнительна к мера 7 через трубку 14 сообщаетс с понижающим газовым редуктором 15, ус тановленным на баллоне 16 со сжатым электроизол ционным газом. Генератор работает следующим образом . От источника высокого напр жени через резисторы 3 зар жают все емкостные накопители 2 энергии до заданной величины напр жени . Одновременно сжатый газ из баллона 16 каждого из разр дников 1 через понижающий его давление газовый редуктор 15 и трубку 14 поступает в дополнительную камеру 7 и через отверстие 8 в разр дную камеру 5. Заполнение газом обеих камер 5 и / прекращаетс по достижению в них заданного давлени . Затем одним из известных способов, например подачей на электроды 6 разр дника 1 первой ступени генератора импульса перенапр жени , вызывают его срабатывани . После этого за счет суммировани напр жений емкостных накопителей 2 энергии первой и второй ступеней генератора происходит самосто тельное срабатывание разр дника 1 второй ступени. Аналогично происходит срабатывание разр дников 1 последующих ступеней. При срабатывании последнего п того разр дника 1 импульс суммарного напр жени всех емкостных накопителей энергии 2 прикладываетс к -нагрузке (на фиг. 1 не показаны). Одновременно образовавша с в каждом разр днике 1 в результате горени импульсной дуги волна повышенного давлени распростран сь во вое стороны от дуги, воздействует через отверстие 9 на клапаны 10, и преодолева удерживающее усилие посто нного магнита 12, приоткрывает его. При этом т говое усилие посто нного магнита 12 резко снижаетс и клапан 10 полностью открываетс . В результате этого давление ионизированного газа в разр дной камере 5 резко падает до атмосферного , что вызывает интенсивное истечение под давлением неионизированного газа из дополнительной камеры 7 через отверстие 8 и разр дный промежуток разр дника 1 в атмосферу, благодар чему обеспечиваетс импульсна направленна продувка ионизированной зоны горени дуги. После выхода ионизированного газа из разр дной 5 и дополнительной 7 камер за счет усили возвратной пружины 11, приложенного к клапану 10, он начинает закрыватьс . При этом т говое усилие посто нного магнита 12 постепенно увеличиваетс и при его соприкосновении с рмом 13 резко возрастает до первоначального заданного значени . Клапан закрываетс . Происходит повторное наполнение газом разр дной камеры 5 через дополнительную камеру 7 до заданной величины его давлени и зар д емкостных накопителей 2 энергии . После чего генератор снова готов к работе.The goal is achieved by the fact that in a high-voltage pulse voltage generator containing a given number of successive stages, each of which consists of a series-connected capacitive energy storage device, charged through resistors, and a discharge electrode whose electrodes are placed in a discharge chamber connected to with a balloon, each of its dischargers is provided with an additional camera, which communicates on one side through a tube with a gas reduction gear mounted on the cylinder, and on the other hand Through a hole in a sealed insulating case with a discharge chamber, the opposite side of which has another hole, equipped with a valve with a return spring, as well as an additional holding device, made, for example, as a permanent magnet and frame. The presence of an autonomous source of purge gas, an additional chamber, and an automatic exhaust valve in each generator of the generator makes it possible to eliminate the discharge of capacitive energy accumulators to the ground, to carry out a fast and effective discharge of the generator gaps after its operation and, accordingly, to increase the reliability of the generator when generating them pulses of super high voltage. In addition, this generator allows to reduce the consumption of electrically insulating gas due to the fact that during blowing only the volume of gas that is in the discharge and secondary chambers is used. Fig. 1 shows a schematic diagram of an electrical high voltage generator composed of 5 operation steps j in Fig. 1. 2, - KO structure of the high-voltage generator element. The high voltage pulse voltage generator contains dischargers 1 according to the number of stages of operation and capacitive energy 2 connected in series with them, charged through resistors 3 from a high voltage source. Each generator discharge 1 consists of a sealed insulating casing 4 in which the discharge chamber 5 is placed with electrodes 6 installed in it and an additional chamber 7 communicating through hole 8 with discharge chamber 5. On the side opposite to hole 8 discharge chamber 5 has an opening 9, for {hidden by the valve 10, held in a closed state by a return spring 11 and an additional holding device made, for example, in the form of a permanent magnet 12 and frame 13, fixed on the valve 10. Supplementary It is connected to measure 7 via tube 14 with a lowering gas reducer 15 installed on cylinder 16 with compressed electrically insulating gas. The generator works as follows. From the high voltage source, through the resistors 3, all capacitive energy storage devices 2 are charged to a predetermined voltage value. At the same time, the compressed gas from the cylinder 16 of each of the dischargers 1 passes through the gas pressure regulator 15 and the tube 14 enters the additional chamber 7 and through the opening 8 into the discharge chamber 5. The gas is filled with both chambers 5 and / stops when the specified pressure is reached . Then, one of the known methods, for example, applying to the electrodes 6 of the bit 1 of the first step of the generator of the overvoltage pulse, causes it to operate. After that, due to the summation of the voltages of the capacitive accumulators 2 of the energy of the first and second stages of the generator, the self-sustaining 1-stage generator of the second stage is independently triggered. Similarly, the triggering of the arresters 1 of the following stages occurs. When the last nth discharge 1 triggers, a pulse of the total voltage of all capacitive energy storage devices 2 is applied to the -load (not shown in Fig. 1). At the same time, as a result of burning a pulsed arc, in each discharge 1, an increased pressure wave propagating in the side from the arc, acts through the opening 9 on the valves 10, and, overcoming the holding force of the permanent magnet 12, opens it. In this case, the thrust force of the permanent magnet 12 decreases sharply and the valve 10 is fully opened. As a result, the pressure of the ionized gas in the discharge chamber 5 drops to atmospheric pressure, which causes an intense outflow of non-ionized gas from the additional chamber 7 through the opening 8 and the discharge gap of the discharge element 1 to the atmosphere, thereby providing a pulsed directional blow of the ionized combustion zone. arc. After the release of ionized gas from the discharge 5 and the additional 7 chambers, due to the force of the return spring 11 applied to the valve 10, it begins to close. In this case, the thrust force of the permanent magnet 12 gradually increases and when it is in contact with the yoke 13, it rises sharply to the original predetermined value. The valve closes. Gas refills discharge chamber 5 through additional chamber 7 to a predetermined value of its pressure and charge of capacitive energy storage devices 2. After which the generator is again ready for operation.

Claims

1. Authors certificate of the USSR 431604, cl. H 03 K 3/53, 1974.

2. A shock generator of 500 kV. Instruments and experimental equipment,

.1971, №4.

3. Author's certificate of the USSR №145623, cl. 21 a 36, 1962.

13