SU828220A1 - Pulsed high-voltage lead-in - Google Patents

Pulsed high-voltage lead-in Download PDF

Info

Publication number
SU828220A1
SU828220A1 SU792796027A SU2796027A SU828220A1 SU 828220 A1 SU828220 A1 SU 828220A1 SU 792796027 A SU792796027 A SU 792796027A SU 2796027 A SU2796027 A SU 2796027A SU 828220 A1 SU828220 A1 SU 828220A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
winding
cylinder
voltage
electrolyte
capacitance
Prior art date
Application number
SU792796027A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Моисеевич Ройфе
Борис Александрович Стекольников
Original Assignee
Предприятие П/Я А-7904
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-7904 filed Critical Предприятие П/Я А-7904
Priority to SU792796027A priority Critical patent/SU828220A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU828220A1 publication Critical patent/SU828220A1/en

Links

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсным высоковольтным вводам, и может использоваться при конструировании ускорительных трубок сильноточных импульсных ускорителей и высо- 5 ковольтных вводов для импульсного питания электронных пушек газовых лазеров с несамостоятельным разрядом.The invention relates to electrical engineering, namely to pulsed high-voltage bushings, and can be used in the design of accelerator tubes of high-current pulsed accelerators and high-voltage bushings for pulsed power supply of electron guns of gas lasers with non-self-sustained discharge.

Известны высоковольтные вводы, в которых повышение электрической прочности ю для быстрых процессов достигается методом секционирования конструкции с экранировкой стенки изолятора электродами специальной формы [1].High voltage bushings are known in which an increase in the electric strength ω for fast processes is achieved by the method of sectioning the structure with screening of the insulator wall by electrodes of a special shape [1].

Устройство этого ввода состоит из ряда 15 диэлектрических колец, соединенных между собой алюминиевыми кольцами, которые несколько выступают за края диэлектрических. Внутрь изолятора вставлен полупроводящий цилиндр из полиуретана. Проводи- 20 мость этого цилиндра обеспечивает равномерное распределение напряжения по секциям изолятора в статическом режиме. Однако такие устройства сложны в изготовлении. 25The device of this input consists of a series of 15 dielectric rings interconnected by aluminum rings that protrude slightly beyond the edges of the dielectric. A semiconducting polyurethane cylinder is inserted inside the insulator. The conductivity of this cylinder ensures uniform distribution of voltage across the insulator sections in static mode. However, such devices are difficult to manufacture. 25

Известны также импульсные высоковольтные вводы в вакуумный объем, изоляторы которых осуществлены с резистивным распределением напряжения по длине [2]. Наиболее просто такое распределение мо- 30 жет быть получено при использовании полого изолятора, заполненного электролитом. Однако такое решение не устраняет опасности пробоя по вакуумной поверхности изолятора, вызванного процессами, характерные времена которых меньше постоянной времени разряда паразитных емкостей, определяемых толщиной стенки изолятора, через электролит. Например, пробой, вызванный падением на стенку пучка заряженных частиц.Pulse high-voltage bushings in vacuum volume are also known, the insulators of which are implemented with a resistive voltage distribution along the length [2]. Most simply, such a distribution can be obtained by using a hollow insulator filled with electrolyte. However, this solution does not eliminate the danger of breakdown along the vacuum surface of the insulator caused by processes whose characteristic times are less than the discharge time constant of stray capacitances, determined by the thickness of the insulator wall, through the electrolyte. For example, a breakdown caused by a fall on the wall of a beam of charged particles.

Целью изобретения является повышение электрической прочности вдоль наружной поверхности ввода.The aim of the invention is to increase the electrical strength along the outer surface of the input.

Поставленная цель достигается тем, что в известном высоковольтном вводе в вакуумный объем, содержащем корпус из изоляционного материала, выполненный в виде двух коаксиально расположенных цилиндров, полость между которыми заполнена электролитом, электроды, вакуумплотно расположенные по торцам корпуса, и проходящий через внутренний цилиндр токоведущий элемент, на наружной поверхности внешнего цилиндра намотана проволока или лента из проводящего материала, концы которой соединены с электродами.This goal is achieved by the fact that in the known high-voltage input into the vacuum volume containing the housing of insulating material, made in the form of two coaxially arranged cylinders, the cavity between which is filled with electrolyte, electrodes vacuum-tightly located at the ends of the housing, and a current-carrying element passing through the inner cylinder, on the outer surface of the outer cylinder is wound a wire or tape of conductive material, the ends of which are connected to the electrodes.

На фиг. 1 изображен импульсный высоковольтный ввод; на фиг. 2—вариант высоковольтного ввода.In FIG. 1 shows a pulse high voltage input; in FIG. 2 — high voltage input option.

• 3• 3

Импульсный высоковольтный ввод состоит из высоковольтного 1 и заземленного 2 электродов, между которыми вакуум плотно закреплен корпус, состоящий из наружного 3 и внутреннего 4 цилиндров, пространство между которыми заполнено электролитом 5. На внешней поверхности цилиндра 3 размещена металлическая проволока или лента, образующие обмотку 6. Внутренняя поверхность цилиндра 4 находится в изоляционной среде, обеспечивающей электрическую прочность по внутренней поверхности цилиндра 4 (масло, сжатый газ). Соединение высоковольтного электрода 1 с источником высоковольтного импульсного напряжения Uo осуществлено проводником 7, находящимся в изоляционной среде внутри цилиндра 4.The pulsed high-voltage input consists of high-voltage 1 and grounded 2 electrodes, between which the vacuum is tightly fixed to the housing, consisting of the outer 3 and inner 4 cylinders, the space between which is filled with electrolyte 5. On the outer surface of the cylinder 3 there is a metal wire or tape forming a winding 6. The inner surface of the cylinder 4 is in an insulating medium that provides electric strength along the inner surface of the cylinder 4 (oil, compressed gas). The connection of the high-voltage electrode 1 with a source of high-voltage pulse voltage U o is carried out by a conductor 7 located in an insulating medium inside the cylinder 4.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче импульса напряжения на электрод 1 по внутренней поверхности цилиндра 3 из-за наличия электролита 5 устанавливается равномерное распределение потенциала. Начальное распределение потенциала по внешней поверхности цилиндра 3 определяется соотношением частичных емкостей: междувитковой емкости обмотки, емкости между витком обмотки и землей и емкости между витком обмотки и электролитом.When applying a voltage pulse to the electrode 1 on the inner surface of the cylinder 3 due to the presence of electrolyte 5, a uniform potential distribution is established. The initial potential distribution on the outer surface of the cylinder 3 is determined by the ratio of the partial capacitances: the inter-turn capacity of the winding, the capacitance between the coil of the winding and the ground, and the capacitance between the coil of the winding and the electrolyte.

Можно показать, что начальное распределение потенциала по внешней поверхности цилиндра определяется следующим соотношением:It can be shown that the initial potential distribution over the outer surface of the cylinder is determined by the following relation:

где U(х) — потенциал стенки изолятора в точке с координатой х, отсчитываемой от высоковольтного электрода;where U (x) is the potential of the insulator wall at a point with the coordinate x, measured from the high-voltage electrode;

I — длина изолятора;I is the length of the insulator;

а = ( H±LH_)T , β =--£1-- .a = (H ± LH_) T, β = - £ 1--.

\ k J с ] -G с-.\ k J s] -G s-.

Ci — емкость между витком обмотки и электролитом;Ci is the capacitance between the coil of the winding and the electrolyte;

.¾ — емкость между витком обмотки и землей;.¾ is the capacitance between the coil of the winding and the ground;

k — емкость между двумя соседними витками обмотки.k is the capacitance between two adjacent turns of the winding.

Из приведенного соотношения (1) видно, что если емкость между витком и электролитом существенно больше емкости между витком и землей (С]>с2), то β^=Η и распределение потенциала оказывается равномерным ~ ]--± (2)From the above relation (1) it can be seen that if the capacitance between the coil and the electrolyte is significantly larger than the capacitance between the coil and ground (C]> c 2 ), then β ^ = Η and the potential distribution turns out to be uniform ~] - ± (2)

Е IE I

На практике условие Ci»c2 выполняется и можно заключить, что данное устрой4 ство ввода обеспечивает практически равномерное начальное распределение потенциала вдоль изолятора.In practice, the condition Ci »c 2 is fulfilled and it can be concluded that this input device4 provides an almost uniform initial distribution of potential along the insulator.

Наличие металлической обмотки защищает поверхность изолятора от случайного скопления поверхностных зарядов, вызванного, например, попаданием ускоренных частиц на изолятор.The presence of a metal winding protects the surface of the insulator from accidental accumulation of surface charges caused, for example, by the acceleration of particles on the insulator.

Влияние индуктивного сопротивления обмотки на ток нагрузки мало, если длительность импульса высокого напряжения tn существенно меньше постоянной времени x=LjR, где L — величина индуктивности обмотки;The influence of the inductive resistance of the winding on the load current is small if the duration of the high voltage pulse t n is significantly less than the time constant x = LjR, where L is the magnitude of the inductance of the winding;

R — сопротивление, определяемое параллельным включением сопротивления нагрузки и сопротивления электролита.R is the resistance determined by the parallel inclusion of the load resistance and the resistance of the electrolyte.

Например, высоковольтный ввод с цилиндром 3 длиной 510 мм и диаметром 480 мм с обмоткой из 160 витков обладает индуктивностью, включенной параллельно нагрузке 100 Ом, величиной 12 мГ. При этом т=120 мкс и спад площадки импульса напряжения длительностью ίη = 5 мкс не превышает 4%. При с2=0,1 Ci и Ci=k неоднородность начального распределения потенциала по поверхности изолятора не превышает 0,6%.For example, a high-voltage input with cylinder 3 with a length of 510 mm and a diameter of 480 mm with a winding of 160 turns has an inductance connected in parallel with a load of 100 Ohms, a value of 12 mG. In this case, m = 120 μs and the decrease in the area of the voltage pulse with a duration of ί η = 5 μs does not exceed 4%. With c 2 = 0.1 Ci and Ci = k, the nonuniformity of the initial potential distribution over the surface of the insulator does not exceed 0.6%.

Другой вариант высоковольтного ввода в вакуумный объем выполнен следующим образом.Another variant of the high voltage input into the vacuum volume is as follows.

Жила коаксиального кабеля 7 подключена к высоковольтному электроду 1, а его оплетка — к заземленному электроду 2. Внутренним изолятором 4 служит здесь жила кабеля со своей изоляцией, погруженной в электролит 5.The core of the coaxial cable 7 is connected to the high-voltage electrode 1, and its braid to the grounded electrode 2. Here, the core of the cable with its insulation immersed in the electrolyte 5 serves as the internal insulator 4.

Claims (2)

Импульсный высоковольтный ввод состоит из высоковольтного 1 и заземленного 2 электродов, между которыми вакуум плотно закреплен корпус, состо щий из наружного 3 и внутреннего 4 цилиндров, пространство между которыми заполнено электролитом 5. На внешней поверхности цилиндра 3 размещена металлическа  проволока или лента, образующие обмотку 6. Внутренн   поверхность цилиндра 4 находитс  в изол ционной среде, обеспечивающей электрическую прочность по внутренней поверхности цилиндра 4 (масло, сжатый газ). Соединение высоковольтного электрода 1 с источником высоковольтного импульсного напр жени  t/o осуществлено проводником 7, наход щимс  в изол ционной среде внутри цилиндра 4. Устройство работает следующим образом . При иодаче импульса напр жени  на электрод 1 по внутренней поверхности цилиндра 3 из-за наличи  электролита 5 устанавливаетс  равномерное распределение нотенциала. Начальное распределение потенциала по внешней поверхиости цилиндра 3 определ етс  соотношением частичных емкостей: междувитковой емкости обмотки, ёмкости между витком обмотки и землей и емкости между витком обмотки и электролитом. Можио иоказать, что иачальиое распределеиие потеициала по внешней поверхности цилиндра определ етс  следующим соотношением: :|(l-p + Ml-f)l,(l) С/о где /(л:) - иотенциал стенки изол тора в точке с координатой х, отсчитываемой от высоковольтного электрода; / - длина изол тора; 1 k ICi + Сз Ci - емкость между витком обмотки и электролитом; Cz - емкость между витком обмотки и землей; k - емкость между двум  соседними витками обмотки. Из ириведенного соотношени  (1) видио, что если емкость между витком и электролитом существенно больше емкости между витком и землей (), то и распределение потенциала оказываетс  равномерным , 1 На практике условие выполн етс  и можно заключить, что данное устройство ввода обеспечивает ирактически равномерное начальное распределение потенциала вдоль изол тора. Наличие металлической обмотки защищает поверхность изол тора от случайного скоплени  поверхностных зар дов, вызванного , например, попаданием ускоренных частиц на изол тор. Вли ние индуктивного сопротивлени  обмотки на ток нагрузки мало, если длительность импульса высокого напр жени  tn существенно меньше посто нной временн , где L - величииа индуктивностн обмотки; R - соиротивленне, определ емое параллельным включением сопротивлени  нагрузки и сопротивлени  электролита. Например, высоковольтный ввод с цилиндром 3 длиной 510 мм и диаметром 480 мм с обмоткой из 160 витков обладает индуктивиостью, включенной параллельно нагрузке 100 Ом, величиной 12 мГ. При этом МКС и спад площадки импульса напр жени  длительностью мкс не превышает 4%. При ,1 Ci и неоднорОхТ,ность начального распределени  потенциала по поверхности изол тора не нревышает 0,6%. Другой вариант высоковольтного ввода в вакуумный объем выполнен следующим oбpaзo. Жила коаксиального кабел  7 подключена к высоковольтному электроду 1, а его оплетка - к заземленному электроду 2. Внутренним изол тором 4 служит здесь жила кабел  со своей изол цией, погруженной в электролит 5. Формула изобретени  Импульсный высоковольтный ввод в вакуумный объем, содержащий корпус из изол циониого материала, выполненный в виде двух коаксиально расположенных цилиндров , полость между которыми заполнена электролитом, электроды, вакуумплотно расположенные по торцам корпуса, н проход щий через виутренний цилиндр токоведущий элемент, отличающийс  тем. что, с целью повышгнп  электрической прочности, на наружной поверхности внешнего цилиндра намотана проволока или лента из провод щего материала, концы которой соединены с электродами. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.НатентСША ЛЬ3216439, кл. 174-31, 1964. The pulse high-voltage input consists of a high-voltage 1 and a grounded 2 electrodes, between which a vacuum is tightly fixed to a case consisting of an outer 3 and an inner 4 cylinder, the space between which is filled with electrolyte 5. On the outer surface of the cylinder 3 there is a metal wire or tape forming a winding 6 The inner surface of cylinder 4 is in an insulating medium that provides electrical strength along the inner surface of cylinder 4 (oil, compressed gas). The high-voltage electrode 1 is connected to the high-voltage impulse voltage source t / o by conductor 7 located in an insulating medium inside the cylinder 4. The device operates as follows. During iodation of a voltage pulse to electrode 1, a uniform distribution of notional is established on the inner surface of cylinder 3 due to the presence of electrolyte 5. The initial potential distribution over the external surface of the cylinder 3 is determined by the ratio of partial capacities: between the winding capacitance of the winding, the capacitance between the coil of the winding and the ground, and the capacitance between the coil of the winding and the electrolyte. It can be shown that the tactile distribution of potential on the outer surface of the cylinder is determined by the following relation: | (lp + Ml-f) l, (l) С / о where / (l :) is the insulator wall potential at the x-coordinate, counted from a high-voltage electrode; / is the length of the isolator; 1 k ICi + Сз Ci is the capacitance between the turn of the winding and the electrolyte; Cz is the capacitance between the winding coil and ground; k is the capacitance between two adjacent turns of the winding. It’s clear from relation (1) that if the capacitance between the coil and electrolyte is significantly larger than the capacitance between the coil and the ground (), then the potential distribution is even, 1 In practice, the condition is fulfilled and it can be concluded that this input device provides an almost uniform initial potential distribution along the insulator. The presence of a metal winding protects the surface of the insulator from accidental accumulation of surface charges caused, for example, by the introduction of accelerated particles onto the insulator. The influence of the inductive resistance of the winding on the load current is small if the duration of the high voltage pulse tn is substantially less than the time constant, where L is the magnitude of the inductance of the winding; R is coherently determined by the parallel connection of the load resistance and the resistance of the electrolyte. For example, a high-voltage input with a cylinder 3 with a length of 510 mm and a diameter of 480 mm with a winding of 160 turns possesses an inductance connected in parallel with a load of 100 Ohm, 12 mg in value. In this case, the ISS and the decrease in the area of the voltage pulse with a duration of μs does not exceed 4%. With, 1 Ci and non-uniformity, the initial potential distribution over the insulator surface does not exceed 0.6%. Another option for high-voltage input to the vacuum volume is made as follows. The core of the coaxial cable 7 is connected to the high-voltage electrode 1, and its braid is connected to the grounded electrode 2. The internal insulator 4 is the cable core with its own insulation immersed in the electrolyte 5. The invention impulse high-voltage input into the vacuum volume, comprising material, made in the form of two coaxially arranged cylinders, the cavity between which is filled with electrolyte, electrodes, vacuum-tightly located at the ends of the body, the tokedo passing through the morning cylinder conductive element, wherein the. that, in order to increase the electrical strength, a wire or strip of conductive material is wound on the outer surface of the outer cylinder, the ends of which are connected to the electrodes. Sources of information taken into account in the examination 1.NATENT USA L3216439, cl. 174-31, 1964. 2.Авторское свилетельство СССР № 465143, кл. Н 05К 5/00, 1973.2. Authors sviletelstvo USSR № 465143, cl. H 05K 5/00, 1973.
SU792796027A 1979-06-28 1979-06-28 Pulsed high-voltage lead-in SU828220A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792796027A SU828220A1 (en) 1979-06-28 1979-06-28 Pulsed high-voltage lead-in

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792796027A SU828220A1 (en) 1979-06-28 1979-06-28 Pulsed high-voltage lead-in

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU828220A1 true SU828220A1 (en) 1981-05-07

Family

ID=20840535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792796027A SU828220A1 (en) 1979-06-28 1979-06-28 Pulsed high-voltage lead-in

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU828220A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8278807B2 (en) Radiofrequency plasma generation device
US3396339A (en) Capacitive voltage sensing device including coaxially disposed conductive tubes and electrical discharge inhibition means
US3588576A (en) Spark-gap device having a thin conductive layer for stabilizing operation
US4287548A (en) Surge voltage arrester with reduced minimum operating surge voltage
CN87107192A (en) Lightning protection transmission device
Doepken Compressed-gas insulation in large coaxial systems
US4413304A (en) Electromagnetic field compensated cable
RU2046427C1 (en) High-voltage instrument current transformer
US1657249A (en) Capacitance transformer
HU180696B (en) Equipment for measuring the voltage of inner a.c. conductor of earthed metal clad high-voltage switch filled with insulating material
SU828220A1 (en) Pulsed high-voltage lead-in
DE4014377A1 (en) HIGH-FREQUENCY AMPLIFIER WITH SLOW-WAVE DELAY LINE
US5142194A (en) Spark gap component of particular spacing mounted within a shield
US4187526A (en) Gas-Discharge surge arrester with concentric electrodes
Lee et al. Impulse breakdown characteristics of the plane-to-plane electrode system with a needle-shaped protrusion in SF6
GB2083945A (en) Excess Voltage Arresters
Trump et al. High-voltage dc flashover of solid insulators in compressed nitrogen
US3259818A (en) Capacitors employing nio as a dielectric
JPH09292435A (en) Protecting device for withstand voltage test
RU2331164C1 (en) Pulse generator of x-ray radiation
JPS59104567A (en) Cable electro-mechanical test terminal
SU1104591A1 (en) High-voltage cable with vacuum insulation
SU1018200A1 (en) Switching surge generator
Smith et al. Measurement of nitrogen laser channel current, inductance, and resistance
SU902081A2 (en) High-voltage measuring resistor