SU826557A1 - Генератор импульсов высокого напряжения 1 - Google Patents

Description

(54) ГЕНЕРАТОР ИА-ШУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к технике генерировани  мощных импульсов напр жени , в частности, к генераторам импульсов высокого напр жени  (ГИН), и южет быть использовано при разработке источников питани  импульсных ускорителей зар женных частиц пр мого действи , при разработке высоковольтной испытательной аппаратуры и т. д.

Известен генератор импульсов высокого напр жени , содержащий конденсаторы, разр дники и зар дные резисторы, соединенные по схеме Аркадьева-Маркса, который построен на принципе параллельного зар да многих конденсаторов с последующим переключением их дл  разр да с помощью искровых разр дников последовательно 1.

Недостатком этого генератора  вл ютс  больщие габариты и малый коэффициент использовани  строительного объема помещени  (0,08 кДж/м -3,5 кДж/м), вследствие расположени  накопительных конденсаторов в помещении, на воздухе, либо в изол ционных корпусах, заполненных маслом с выводом напр жени  на воздух.. Кроме того, така  конструкци  обладает большой индуктивностью вследствие значительных

габаритов и больщой прот женности линии генератор-нагрузка.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  генератор импульсов высокого напр жени , содержащий высоковольтный вывод, секционированные накопительные и пусковые конденсаторы , зар дные резисторы и разр дники, размещенные на изол ционных опорах в цилиндрическом металлическом корпусе, заполненном трансформаторным маслом 2.

Недостатками известного устройства  вл ютс  значительные габариты и сравнительно высока  индуктивность линии генератор-нагрузка . Эти недостатки вызваны несовершенством конструкции секций накопительных конденсаторов, узлов креплени  секций на изол ционных опорах, выполненных в виде подвесок. Использование в качестве электроизол ционной среды трансформаторного масла, в свою очередь, дополнительно увеличивает зазоры между разнопотенциальными элементами конструкции устройства и его корпусом. Это, кроме того, снижает коэффициент использовани  объема помещени .

Цель изобретени  - уменьшение габаритов и индуктивности линии генератор-нагрузка .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в генераторе импульсов высокого напр жени , содержащем высоковольтный вывод, секционированные накопительные и пусковые конденсаторы , зар дные резисторы и разр дники , размещенные на изол ционных опорах в цилиндрическом корпусе, заполненном электроизол ционной средой, секции накопительных конденсаторов выполнены в виде дисков, коаксиальных корпусу и охваченных по периферии потенциальными кольцами , имеющими разрыв и переменную кривизну в области креплени  секций к изол ционным опорам, причем потенциальные кольца размещены вдоль секций с иеременным шагом , уменьшающимс  к высоковольтному выводу , а пусковые конденсаторы выполнены в виде взаимоизолированных металлических дисков, закрепленных друг напротив друга на секци х параллельно их торцам.

На фиг. 1 представлен генератор импульсов высокого напр жени  (ГИН), конструктивна  схема; на фиг. 2 - генератор, поперечный разрез.

Генератор импульсов высокого напр жени  содержит накопительные конденсаторы 1, разбитые на секции 2 и соединенные внутри секций параллельно. Секции 2 выполне . ны в форме дисков, которые охвачены токопровод щи .ми потенциальными кольцами 3. Каркас секций, несущий механическую нагрузку , выполнен металлическим и облицован изол ционными опора.ми 4, исключающими пробой между каркасом секций и выводами накопительных конденсаторов 1. Така  конструкци  каркаса обеспечивает жесткость секций 2 ,и посто нство главного электроизолирующего зазора. Кольца 3 экранируют элементы конструкции секций генератора от цилиндрического корпуса 5, в котором они располагаютс . Кольца 3 имеют форму окружностей, аксиально расположенных по отношению к корпусу 5. В месте креплени  секций 2 к изол ционным опорам, выполненным в виде подвесок 6, потенциальные кольца 3 имеют разрыв и переменную кривизну дл  уменьщени  напр женности электрического пол  в зоне креплени  секции 2 к изол ционным подвескам 6. Вдоль секций кольца 3 расположены с переменным щагом, уменьшающимс  в направлении к высоковольтному выводу 7. Так как напр жение в генераторе возрастает в направлении высоковольтного вывода, то в этом же направлении возрастает и напр женность электрического пол  в промежутке между кольцами 3 и корпусом 5, поэтому по мере возрастани  потенциала вдоль генератора требуетс  более тщательна  экранировка элементов конструкции генератора, .которую выполн ют токоведушие кольца 3. Между

секци ми 2 расположены пусковые конденсаторы 8, выполненные с целью сокращени  габаритов в виде дисков с изол ционными прокладками между ними, причем дл  увеличени  электрической прочности диаметр

изол ционных прокладок на 20-30% больше диаметра металлических дисков. Плоскости дисков расположены параллельно торцам накопительных секций и укреплены встречно на этих секци х.

Пусковые конденсаторы 8 подключены к

пусковому устройству 9 и через систему резисторов 10 к управл емым разр дникам 11. Накопительные конденсаторы 1 подключены к источнику 12 посто нного напр жени  через зар дные резисторы 13, выполненные

в виде трубок с изол ционными стенками и введенными внутрь электродами 14. Пространство корпуса, в котором расположен генератор импульсов высокого напр жени , должно быть заполнено элегазом SFe либо смесью Газов Nj, SFe под давлением от 5

до 15 атм. Это позвол ет существенно сократить зазоры между элементами конструкции генератора и корпусом, в которо.м он располагаетс , что значительно уменьшает магнитный объем системы генератор-нагрузка и, кроме того, уменьшает габариты са.мого генератора .

Генератор импульсов высокого напр жени  работает следующим образом.

Накопительные конденсаторы 1 от источника 12 посто нного напр жени  через зар дные резисторы 13 зар жаютс  при параллельном соединении их до номинального напр жени . Затем конденсаторы 1 с помощью пусковых конденсаторов 8, подключенных к пусковому устройству 9, разр жаютс  при посутедовательном соединении через разр дники 11 за весьма короткий промежуток времени (10 -10 с). При этом на выходе генератора напр жение повышаетс  пропорционально количеству последовательно соединенных секций. Это напр жение подаетс , например, высоковольтным выводом 7 на нагрузку. В качестве нагрузки может быть использован ускоритель электронов пр мого действи . .

5 Выполнение устройства согласпО данному изобретению позвол ет уменьшить габариты генератора импульсов высокого напр жени  более, чем в 10 раз при увеличении коэффициента строительного объема помешени  с 3,5 кДж/м:, характерных дл  лучших известных ГИН до 25-30 кДж/м. Это обсто тельство сушественно сокращает строительные объемы помещени . Дл  размещени  генератора на пара.метры I МБ и запасенную энергию 500 кДж/в существующих конструкци х потребуетс  помещение объемом примерно 10 тыс.м, в то врем- , как предлагаемый ГИН можно разместить в помещении объемом 100-150 м.

Claims (2)

1.Смирнов С. М., Терентьев П. В. Генераторы импульсов высокого напр жени . М.-Л., «Энерги , 1964, с. 20.

2.Martin Т. Н. IEEE, Trans on NucI, Sci, № 5-20, № 3 June 1973, p. 289 (прототип).