SU911689A1 - Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопител х энергии - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к источникам высоковольтны)с электрических импульсов на индуктивных накопител х энергии, а именно к генераторам высоковольтных импульсов, примен емых дл  питани  импульсных лазеров,сильноточных ускорителей и т.д.

Известен генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопител х энергии, выполненный по схеме удвоени  напр жени  и включающий в себ  источник питани , две цепи, состо щие из соленоида и размыкател , подключенные параллельно к источнику питани , разр дник-обострит.ель и нагрузку 1.

Известный генератор имеет высокий КПД передачи энергии в нагрузку, однако не допускает св зи нагрузки с корпусом источника, что создает трудности при измерени х характерно- тик установки, требует разработки новых разкыкателей тока с повышенным коэффициентом К увеличени  напр жени  (К й 100)при освоеции диапазона напр жений U « 10 - lO В с питанием от -источника с напр жением V 100 кВ, так как выходное напр жение генератора может быть представлено в виде

и 2KV,

где и - выходное напр жение генератора;

К - коэффициент умножени  напр жени  разкыкател ; V - напр жение источника питани .

10

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопител х энергии, содержащий источник тока, по крайней, мере два индуктив15 ных накопител , выполненных в виде одновиткового соленоида и размыкател , соединенных последовательно, причем разь«катель  вл етс  частью одновиткового соленоида, и нагрузоч20 ную цепь с рйзр дником-обостритепем и нагрузкой, включенными последовательно 2 .

Недостатком данного генератора 25  вл етс  малый КПД передачи энергии в нагрузку, причем значение его уменьшаетс  пропорционально числу каскадов. Дл  одного каскада составл ет «25%, двух «12%, трех С 6% и 30 т.д. Цель изобретени  - увеличение КПД передачи энергии в нагрузку и выходного напр жени  генератора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генераторе высоковольтных импульсов индуктивных накопит л х энергии, содержащем источник тока, по крайней мере два индуктив ных накопител , выполненных в виде одновиткового соленоида и разгллкател , соединенных последовательно, причем размыкатель  вл етс  частью одновиткового соленоида, нагрузочн цепь с разр дником-обострителем и нагрузкой, включенными последовател но, и токопривод щую шину, индуктивные накопители размещены вдоль пр молинейной токопровод щей 111ины друг за другом и ориентированы отно сительно нее так, что веКторы магни ных потоков каждого из.индуктивных накопителей параллельны, направлены в одну сторону и перпендикул рны к продольной оси шины, при этом токопровод ща  шина соединена с началом всех индуктивных накопителей и подключена к одному из полюсов источника , к другому полюсу которого подключены концы всех индуктивных накопителей,, и нагрузочна  цепь подключена к концам токопровод щей шины и выполнена охватывающей магнитные потоки всех соленоидов. Принципиальна  конструктивна  и электрическа  схема генератора высоковольтных импульсов на индуктивных накопител х энергии показана на чертеже. Генератор высоковольтных импульсов на индуктивных накопител х энер гии состоит из источника 1 тока, один из полюсов которого подсоедине к началам индуктивных накопителей 2 выполненных в виде одновитковых соленоидов , и размыкателей 3, представл ющих последовательную цепь, посредством токопровод щей шины 4, концы всех индуктивных накопителей подключены ко второму полюсу источника , нагрузочной цепи, состо щей и разр дника-обострител  5 и нагрузки 6, соединенных последовательно. Конструктивно размыкатель может быть выполнен в виде взрывающихс  проволочек или фольги, в виде плазменного канала, деформируемого зар  дом ВВ и др. Устройство работает следующим образом. При включении источника 1 тока по параллельным цеп м индуктивных накопителей 2 проход т токи Э-i г создава  магнитные потоки ф.,t. где Ь - индуктивность индуктивного накопител . В результате этого в каждом из индуктивных накопителей 2 запасаетс  энерги  W, .равна  . В момент максимума магнитного потока одновременно срабатывают размыкатели 3, вызыва  быстрое изменение магнитных потоков Ф , а так как цепь нагрузки 6 охватывает одновременно все магнитные потоки с идентичной ориентацией в пространстве, то к нагрузке б через разр дник-обостритель 5 будет приложено напр жение U, равное где п - число индуктивных накопителей 2 ; К - коэффициент увеличени  напр жени  соответствующим размыкателем; V - напр жение источника. Возрастающее напр жение U замыкает разр дник-обостритель 5 и перебрасывает часть энергии в нагрузку 6. Количество энергии W, переданное в нагрузку 6, в случае ее индуктивного характера определ етс  законом сохранени  магнитного потока и равна н- -с;гг о. где W. - первоначально накопленна  энерги ; Ьу, - индуктивность нагрузки. При равенстве индуктивностей генератора и нагрузки (.n) энерги  в нагрузке составл ет 25% первоначально запасаемой, а 50% выдел етс  в размыкател х. При работе генератора на резистивную нагрузку КПД его определ етс  соотношением рпротивлени  R размыкателей (R , где R - максимальное сопротивлени е одного разьвлкател  и сопротивлени  R, нагрузки, в оптимальном случае КПД может составл ть /У 50%. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет при максимальном КПД создавать генераторы с требуеNbiM выходным напр жением, гфичем дл  их реализации могут быть использованы имеющиес  в наличии раз1 лкатели и энергоемкие источники со сравнительно низким выходным напр жением . Наиболее успешно устройство может работать с питанием от взрывомагнитных генераторов тока в силу того, что увеличение числа индуктивных накопителей с параллельным питанием приводит к благопри тным услови м работы источника, т.е. индуктивность нагрузки уменьшаетс  с увеличением числа секций, что открывает возможности создани  импульсных сильноточных источников с заданной амплитудой напр жени .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

5 635605, кл. Н ОЗ.К 3/53, 1978.

2.Sargent G. Janes and H.Koritz Rev. Sclent Ittstr, voB. 30, Ц, 1965, p. 1032 (прототип).