NL1019171C2

NL1019171C2 - Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting.

Info

Publication number: NL1019171C2
Application number: NL1019171A
Authority: NL
Inventors: Keping Yan; Egbertus Johannes Maria Heesch
Original assignee: Univ Eindhoven Tech
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-04-18

Description

Korte aanduiding: Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting.

BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een hoge-spanning 5 pulsgeneratorinrichting tenminste omvattende een resonante oplaad schakeling, een condensator-vonkbrug-combinatie, alsmede een transmissie-1ijn-transformator, waarbij in bedrijf de oplaadschakeling de condensator oplaadt, welke de vonkbrug ontsteekt, zodra de spanning over de condensator hoog genoeg is en aldus een door de transmissie-1ijn-10 transformator geleidde vonkbrugspanningspuls creëert.

Een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens bovengenoemde aanhef alsmede een toepassing hiervoor wordt bijvoorbeeld geopenbaard in de Internationale octrooiaanvrage nr. PCT/NL96/00463, gepubliceerd onder nr. W097/18899. Hierin wordt een hoge-spanning 15 pulsgeneratorinrichting toegepast voor het behandelen van gassen of vloeistoffen met gepulste corona-ontladingen. Hierbij worden pulsen van enkele tientallen kV vanuit de resonante oplaadschakeling via de spontaan schakelende vonkbrug omgezet in zeer snel aanstijgende pulsen en toegevoerd aan de transmissie-lijn-transformator, waarin een spannings-20 vermenigvuldiging kan optreden tot circa viermaal de toegevoerde puls van enkele tientallen kV. De uitgang van de transmissie-lijn-transformator is dan aangesloten op een belasting, welke in het hiervoor genoemde octrooischrift nr. PCT/NL96/00463 een corona-ontladingsruimte is.

Als gevolg van de voor een dergelijke toepassing 25 gebruikelijke spanningssignalen en voor het verkrijgen van een relatief lange levensduur heeft de vonkbrug zwaar uitgevoerde elektrodes, waardoor deze qua constructie complex en duur is. Naast de veelal beperkte levensduur van de vonkbrug wordt de inzet van een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens de bovengenoemde aanhef ook beperkt door 30 het maximaal bereikbare gepulste vermogen dat door de transmissie-lijn-transformator kan worden geleid.

2

De onderhavige uitvinding beoogt een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens bovengenoemde aanhef te verschaffen, welke bij een geringere belasting van de vonkbrug een hoger gepulst vermogen door de transmissie-1 ijn-transformator mogelijk maakt, waardoor 5 de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting ook inzetbaar is voor industriële toepassingen waarbij dergelijke signalen wenselijk zijn.

Volgens de uitvinding wordt de hoge-spanning puls generatorinrichting daartoe gekenmerkt doordat de transmissie-!ijn-transformator is samengesteld uit twee of meer transmissie-secties, 10 waarbij elk sectie is voorzien van een ingangszijde en uitgangszijde en bestaande uit tenminste één transmissie-1ijn opgebouwd uit tenminste één coaxiale binnengeleider met een binnen-geleideringangsklem en een binnen-geleideruitgangsklem en een buiten-geleider met een buiten- geleideringangsklem en een buitengeleider-uitgangsklem, waarbij elke 15 transmissie-sectie afzonderlijk is gekoppeld met een condensator- vonkbrug-combinatie, zodanig dat het ontsteken van een vonkbrug van een condensator-vonkbrug-combinatie het ontsteken van alle vonkbruggen van alle condensator-vonkbrug-combinaties inleidt.

Deze constructie maakt het mogelijk om de vonkbruggen van 20 de verschillende transmissie-secties c.q. lijnen te synchroniseren, zodat ze gezamenlijk - na het aanslaan van de eerste vonkbrug - een spanningspuls afgeven, welke door de transmissielijnen wordt geleid. Doordat elke transmissie-sectie van de transmissie-1ijn-transformator is gekoppeld aan een eigen vonkbrug, welke de betreffende transmissie-sectie 25 afzonderlijk aanstuurt, kan bij deze configuratie elke vonkbrug afzonderlijk met minder doorgegeven vermogen worden bedreven, terwijl door synchronisatie door de aldus gevormde transmissie-lijn-transformator signaal pul sen met een hoger vermogen worden geleid.

Meer in het bijzonder is een transmissie-sectie opgebouwd 30 uit twee of meer transmi ssie-1 ijnen, waarbij aan de ingangszijde de respectieve binnengeleideringangsklemmen van de transmissie-1ijnen 3 onderling en de respectieve bui tengel eideringangsklemmen van de transmissie-lijnen onderling met elkaar zijn verbonden.

Bij een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is een transmissie-sectie opgebouwd uit twee of meer transmissie-lijnen, waarbij 5 aan de ingangszijde de buitengeleideringangsklem van een transmissie-lijn is verbonden met de binnengeleideringangsklem van de volgende transmissie-lijn.

Een zeer functionele synchronisatie van de afzonderlijke transmissie-secties c.q. lijnen door het gelijktijdig ontsteken van de 10 verschillende vonkbruggen kan worden bereikt, doordat overeenkomstig de uitvinding de condensator-vonkbrug-combinatie is opgebouwd uit een serie-schakeling van een condensator en vonkbrug, waarbij een vrij einde van de vonkbrug aan de ingangszijde is verbonden met de binnen geleideringangsklem van een transmissie-sectie en dat de buiten-15 geleideringangsklem van de transmissie-sectie is verbonden met een vrij einde van de condensator van een volgende condensator-vonkbrug-combinatie van de volgende transmissie-sectie.

Een specifieke uitvoeringsvorm, waarbij de verschillende transmi ssie-secties c.g. lijnen door elk een afzonderlijke vonkbrug 20 worden aangestuurd en waarbij een over de vonkbrug respectievelijk condensator aangelegde spanningspuls door de transmissie-1ijn- transformator vele malen kan worden vergroot, wordt gekenmerkt doordat aan de uitgangszijde de buitengeleideruitgangsklem van een transmissie-sectie verbonden is met de binnengeleideruitgangsklem van de volgende 25 transmissie-sectie.

Een andere specifieke uitvoeringsvorm waar niet zozeer de spanningspuls door de transmissie-lijn-transformator wordt vermenigvuldigd maar waarbij aanzienlijk hogere pulsstromen kunnen worden gegenereerd, wordt overeenkomstig de uitvinding gekenmerkt, doordat aan 30 de uitgangszijde de respectieve binnengeleideruitgangsklemmen van de transmissie-secties onderling en de respectieve buitengeleider- - 4 uitgangsklemmen van de transmissie-secties onderling met elkaar zijn verbonden. Dit maakt de inzet van de hoge-spanning pulsgenerator-inrichting overeenkomstig de uitvinding mogelijk bij toepassingen waar pulssignalen met een relatief hoge stroomsterkte vereist zijn.

5 Bij andere specifieke uitvoeringsvormen waar zowel een door de transmissie-lijn-transformator geleide vonkbrugspanningspuls opgevoerd kan worden tot een hogere spanning en stroom wordt deze gekenmerkt, doordat de transmissie-lijn-transformator is samengesteld uit meerdere paarsgewijs gekoppelde transmissie-secties, zodanig dat aan de uitgangs-10 zijde voor elk paar de buitengeleideruitgangsklem van de eerste transmissie-sectie verbonden is met de binnengeleideruitgangsklem van de tweede transmissie-sectie, voorts de buitengeleideruitgangsklemmen van de tweede transmissie-secties van elk paar met elkaar verbonden zijn en de binnengeleideruitgangsklemmen van de eerste transmissie-secties van elk 15 paar met elkaar verbonden zijn.

Bij een specifieke uitvoeringsvorm van de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens de uitvinding wordt deze gekenmerkt, doordat één of meerdere transmissie-secties zijn voorzien van een omhulling, bestaande uit één of meerdere soorten magnetisch materiaal. 20 Hierdoor wordt het teruglopen van storende golfsignalen via de buitengeleiders vermeden.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een condensator-vonkbrug-combinatie voor toepassing in een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens de uitvinding, omvattende een door een resonante 25 oplaadschakeling oplaadbare condensator, alsmede een in serie met de condensator geschakelde vonkbrug bestaande uit tenminste een op geringe afstand van elkaar geplaatste eerste en tweede elektrode, aldus een vonkspleet vormend, waarbij de tweede elektrode aan de ingangszijde verbonden is met de binnengeleideringangsklem van een transmissie-sectie 30 van de transmissie-1ijn-transformator van de hoge-spanning pulsgenerator-inrichting. Overeenkomstig de uitvinding is de vonkbrug voorzien van een 5 derde elektrode, waardoor het ontsteken van de vonkbrug beter beheersbaar is.

Een goede beheersing van het ontsteekmoment van de vonkbrug kan worden bewerkstelligd, doordat de combinatie is voorzien van een LCR-5 kring, waarbij de spoel L met de eerste elektrode van de vonkbrug en de weerstand R aan de ingangszijde met de buitengeleideringangsklem van een transmissie-sectie van de transmissie-lijn-transformator is verbonden en waarbij de derde elektrode tussen de condensator C en de weerstand R met de LCR-kring is verbonden.

10 Daarbij kan de derde elektrode in de vonkspleet tussen de eerste en tweede elektrode zijn geplaatst.

Bij een effectieve uitvoeringsvorm van de vonkbrug bezit de derde elektrode een holle cilindrische vorm, waarin de eerste en tweede elektrode reiken. Anderzijds kunnen de eerste en tweede elektrode een 15 holle cilindrische vorm bezitten, waarin de derde elektrode reikt.

De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont in:

Figuur 1 een uitvoeringsvorm van een hoge-spanning 20 pulsgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 2 een verder uitvoeringsvorm van de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens Figuur 1;

Figuur 3 een andere uitvoeringsvorm van een hoge-spanning pul sgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding; 25 Figuur 4 een verdere uitvoeringsvorm van de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens Figuur 3;

Figuren 5-9 andere uitvoeringsvormen van een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding;

Figuren 10a-10c verschillende uitvoeringsvormen van een 30 condensator-vonkbrug-combinatie overeenkomstig de uitvinding.

6

In Figuur 1 wordt een transmissie-lijn-transformator 1 getoond bestaande uit een tweetal transmissie-secties la respectievelijk 1b. Elke transmissie-sectie la respectievelijk lb is opgebouwd uit een transmissie-1ijn, welke coaxiaal is uitgevoerd en uit tenminste één 5 binnengeleider 5 respectievelijk buitengeleider 6 bestaat, elk voorzien van een binnengeleideringangsklem en -uitgangsklem c.q. een buiten-geleideringangsklem en -uitgangsklem. Voorts zijn de parallel opgestelde transmissielijnen la respectievelijk lb voorzien van een ingangszijde 7a en een uitgangszijde 7b. Overeenkomstig de uitvinding is elke 10 transmissie-sectie la-lb voorzien van een condensator-vonkbrug-combinatie 2a-2b samengesteld uit een serie geschakelde condensator 4a, 4b en een vonkbrug 3a, 3b. Daarbij is elke vonkbrug 3a, 3b aan de ingangszijde 7a verbonden met de binnengeleideringangsklem van de binnengeleider b van elke transmissie-!ijn la respectievelijk lb. Overeenkomstig de uitvinding 15 is voorts aan de ingangszijde 7a de buitengeleideringangsklem van de buitengeleider 6 van de transmissielijn la verbonden met de condensator 4b van de condensator-vonkbrug-combinatie 2b van de transmissielijn lb.

Door de parallelle koppeling aan de ingangszijde 7a van de transmissie-1ijn la met de condensator-vonkbrug-combinatie 2a van de 20 transmissielijn lb leidt een door de eerste vonkbrug 3a afgegeven vonkbrugspanningspuls tot een "triggering" van de condensator-vonkbrug-combinatie 2b, waarbij de vonkbrug 3b eveneens een vonkbrugspanningspuls afgeeft. Beide afgegeven pulsen worden door de respectievelijke transmissie-1ijnen geleid. Door deze configuratie is een eenvoudige 25 synchronisatie van vonkbrugspanningspulsen door het gelijktijdig ontsteken van de vonkbruggen in meerdere transmissielijnen mogelijk, waarbij de respectievelijk vonkbruggen 3a, 3b minimaal belast worden. Door de gelijktijdige bekrachtiging c.q. synchronisatie van de verschillende vonkbruggen 3a en 3b kan onder geringe belasting van de 30 betreffende vonkbruggen een hoger gepulst vermogen door de transmissie-lijn-transformator worden geleid.

7

Een toepassing waarbij de aan de ingangszijde 7a ingeleide vonkbrugspanningspul sen worden versterkt, wordt getoond aan de uitgangszijde 7b van Figuur 1, waarbij de buitengeleider 6 van de transmi ssielijn la is verbonden met de binnengeleider 5 van de 5 transmissieli jn lb en de buitengeleider 6 van de transmissiel ijn lb via een belasting 8 verbonden is met de binnengeleider 5 van de transmissielijn la. Deze configuratie maakt het mogelijk om een aan de ingangszijde van de transmissie-!ijn-transformator aangebrachte spanningspuls op te voeren, zodat aan de uitgangszijde 7b een 10 spanni ngspul s wordt verkregen welke twee keer zo hoog is. Dit opvoeren van een door de transmissie-lijn-transformator geleide spanningspuls vindt plaats onder gelijke belasting van de vonkbrug 3a. Aldus wordt de door de transmissie-1ijn-transformator geleide spanningspuls verdubbeld, waardoor de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens de uitvinding 15 inzetbaar is voor industriële toepassingen waarbij dergelijke spanningspulsen toegepast worden. Doordat de vonkbruggen 3a, 3b minder belast worden dan gebruikelijk voor het verkrijgen van dergelijke hoge uitgangsspanningsignalen, wordt de levensduur van de vonkbrug aanzienlijk verlengd. Tevens kunnen zij minder robuust worden vervaardigd.

20 In Figuur 2 wordt een uitbreiding van de in Figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm waarbij overeenkomstige onderdelen met hetzelfde referentiecijfer zijn aangeduid. Deze uitvoeringsvorm beschikt in plaats van twee over vier transmissielijnen la-ld, welke op overeenkomstige parallele wijze met elkaar zijn gekoppeld, zoals beschreven bij Figuur 1. 25 Aan de ingangszijde 7a is de buitengeleider 6 van elke transmissieli jn verbonden met de condensator van de condensator-vonkbrug-combinatie van de volgende transmissielijn, terwijl aan de uitgangszijde 7b de buitengeleider 6 van elke transmissielijn verbonden is met de binnengeleider 5 van de volgende transmissielijn.

30 Kort gezegd zijn de transmissielijnen aan de ingangszijde 7a parallel aan elkaar geschakeld, terwijl zij aan de uitgangszijde 7b in 8 serie zijn verbonden met elkaar. De buitengeleider 6 van de transmissie-lijn ld is aan de uitgangszijde 7b wederom via een belasting 8 verbonden met de binnengei ei der 5 van de transmissie!ijn la.

Ook bij deze uitvoeringsvorm zorgt het ontstaan van een 5 vonkbrugspanningspuls bij de vonkbrug 3a tot een gesynchroniseerd gelijktijdig afgaan van de vonkbruggen 3b, 3c en 3d van de opeenvolgende transmissiel ijnen Ib-ld. Aldus worden gelijktijdig door de verschillende transmissielijnen la-ld spanningspulsen geleid, welke door de specifieke seriële koppeling aan de uitgangszijde 7b resulteert in een 10 vermenigvuldiging van de aan de ingangszijde 7a aangelegde spanningspuls. Wordt in Figuur 1 nog een dubbele spanningspuls aan de ui tgangszi jde 7b gecreëerd, in de uitvoeringsvorm volgens Figuur 2 wordt deze ingangs-spanningspuls aan de uitgangszijde 7b verviervoudigd.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvoeringsvorm zoals getoond 15 in de Figuren 1 en 2 uitgebreid kan worden met een willekeurig aantal transmissielijnen, welke op dienovereenkomstige wijze met elkaar worden verbonden aan hun respectievelijk ingangs- c.q. uitgangszijde, waardoor de spanning van de signaalpuls aan de uitgangszijde 7b dienovereenkomstig kan worden opgevoerd.

20 In de Figuren 3 en 4 worden twee andere uitvoeringsvormen van de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding getoond. Ook hier bezitten overeenkomende onderdelen dezelfde referentiecijfers zoals weergegeven in de hiervoor beschreven Figuren 1 en 2. In Figuur 3 wordt een transmissie-1 ijn-transformator getoond, 25 welke is samengesteld uit een tweetal parallel aan elkaar gelegen coaxiale transmissielijnen la en lb, welke aan hun ingangszijde 7a parallel met elkaar verbonden zoals beschreven in de Figuren 1 en 2. Ook aan de uitgangszijde 7b zijn de transmissielijnen la-lb (Figuur 3), respectievelijk de transmissielijnen la-ld (Figuur 4) parallel met elkaar 30 verbonden.

Analoog aan de uitvoeringsvormen volgens Figuren 1 en 2 i n i 9 worden ook bij deze uitvoeringsvormen volgens Figuren 3 en 4 alle vonkbruggen gesynchroniseerd op het moment dat de eerste vonkbrug 3a ontsteekt en een vonkbrugspanningspuls afgeeft, welke synchronisatie leidt tot het gelijktijdig afgeven van een vonkbrugspanningspuls door de 5 overige vonkbruggen, welke vonkbrugspanningspulsen gelijktijdig door de respectievelijke transmissiel ijnen la-ld worden geleid. Doordat de respectievelijke transmissielijnen aan hun uitgangszijde 7b in parallelle samenhang met elkaar zijn verbonden, is de spanningspuls aan de uitgangszijde 7b gelijk aan de ingeleide spanningspuls aan de 10 ingangszijde 7a. Doordat echter de uitgangsimpedantie Zout de helft (Figuur 3) respectievelijk éénvierde (Figuur 4) is van de karakteristieke impedantie van elke afzonderlijke transmissielijn, kan aan de uitgangszijde 7b een signaalpuls verkregen worden met een tweemaal respectievelijk viermaal hogere stroomsterkte. In feite fungeren de hoge-15 spanning pulsgeneratorinrichtingen volgens de Figuren 3 en 4 als stroomvermenigvul digers.

Door meerdere transmissielijnen op een analoge wijze met elkaar te koppelen, zoals getoond in de Figuren 3 en 4 kan de stroomsterkte van de signaalpuls aan de uitgangszijde 7b 20 dienovereenkomstig worden opgevoerd.

In de Figuren 5 en 6 worden andere specifieke toepassingen getoond van een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding.

De uitvoeringsvorm zoals weergegeven in Figuur 5 toont een 25 transmissie-1ijn-transformator 1, welke samengesteld is uit vier paarsgewijs gerangschikte transmissielijnen la-ld. Ook bij deze uitvoeringsvormen zijn de overeenkomende onderdelen met dezelfde referentiecijfers aangeduid.

In Figuur 5 wordt het eerste paar gevormd door de 30 transmissielijnen la en lb, terwijl het tweede paar gevormd wordt door de transmissielijnen lc en ld. Overeenkomstig de uitvinding zijn aan de 10 ingangszijde 7a de transmissielijnen la-ld parallel met elkaar geschakeld, zodat een door de vonkbrug 3a gecreëerde vonkbrugspanningspul s, welke door de transmissielijn la wordt geleid, het gelijktijdig ontsteken van de andere vonkbruggen 3b-3d en het creëren van 5 een vonkbrugspanningspuls door de overige vonkbruggen 3b-3d bewerkstelligd, zodat gelijktijdig vier vonkbrugspanningspulsen door de respectievelijke transmissielijnen la-ld worden geleid. Aan de uitgangszijde 7b zijn de transmissielijnen van elk paar parallel met elkaar geschakeld, waarna de beide paren la-lb respectievelijk lc-ld in 10 serie met elkaar worden verbonden. Zodoende treedt in de transmissie- 1ijn-transformator 1 zowel een spannings- als een stroomvermenigvuldiging op. Bij deze uitvoeringsvorm wordt de aan de ingangszijde 7a aangebrachte spanningspuls aan de uitgangszijde 7b opgevoerd tot een tweemaal hogere spanningspuls met een tweemaal hogere stroomsterkte.

15 De in Figuur 6 getoond uitvoeringsvorm toont eveneens een transmissie-1ijn-transformator samengesteld uit een viertal transmissie-lijnen la-ld, welke aan hun ingangszijde 7a overeenkomstig de uitvinding en eerder beschreven uitvoeringsvoorbeelden parallel met elkaar zijn verbonden. Bij deze uitvoeringsvorm is elke transmissielijn afzonderlijk 20 verbonden met een belasting 8a-8d, waardoor de gelijktijdige inzet van de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding voor vier verschillende toepassingen mogelijk wordt.

In Figuur 7 is elke transmisse-sectie 15a resp. 15b samengesteld uit een tweetal (of meer) transmissie-1ijnen la-lb resp. 1c-25 ld, waarvan de binnengeleiders 5 en de buitengeleiders 6 onderling met elkaar zijn verbonden. Deze parallel twee aan twee geschakelde transmissie-1ijnen van elke sectie 15a resp. 15b worden gelijktijdig ontstoken door de vonkbrug 3a resp. 3b. Hier worden twee transmissie-lijnen per vonkbrug aangestuurd. Aan de uitgangszijde 7b treedt 30 spanningsvermenigvuldiging op analoog aan de Figuren 1 en 2.

Figuur 8 toont een andere uitvoeringsvorm, waarbij de 11 transmissie-secties 15a en 15b ook samengesteld zijn uit twee serie-geschakelde transmissie-lijnen la-lb resp. lc-ld. Hier worden eveneens twee transmissie-lijnen per vonkbrug aangestuurd, zij het serieel, waarbij de transmissie-1 ijn la (lc) de lijn lb (ld) aanstuurt. Aan de 5 uitgangszijde 7b treedt stroomsterktevermenigvuldiging op analoog aan de Figuren 3 en 4.

Figuur 9 toont een toepassing van een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting waarbij de belasting 8 een corona-ontladingskamer is. In de kamer 18 kan een gas door middel van corona-ontladingen 10 gezuiverd worden van verontreinigingen, zoals beschreven in de

Internationale octrooiaanvrage nr. PCT/NL96/00463. Teneinde het opwekken van corona-ontladingen in de ruimte 18 positief te beïnvloeden is de binnengei ei der 5 van de transmissie-lijn la verbonden met een oplaadspanningsbron 16 en de coronabinnengeleider 17a. Met behulp van de 15 koppel condensator Cdc wordt door de bron 16 een {gel ijk)spanning aangebracht op de binnengeleider 17a, waarop vervolgens de signaalpuls van de transmissie-lijn-transformator wordt gesuperponeerd.

De oplaadspoel Ldc kan optioneel tussen de koppel-condensator Cdc en de buitengeleider 17b van de corona-ontladingsruimte 18 20 worden geplaatst, teneinde het opladen van de koppel condensator Cdc door de bron 16 mogelijk te maken, indien de binnengeleider 5 van de transmissie-lijn la niet direct elektrisch geaard is.

In de Figuren 10a tot en met 10c worden uitvoeringsvormen getoond van een condensator-vonkbrug-combinatie, welke toegepast kan 25 worden bij de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding. In de Figuren 10a tot en met 10c zijn de overeenkomstige onderdelen met dezelfde referentiecijfers aangeduid.

Met HV wordt een hoge-spanning pulsbron bedoeld, welke met behulp van repeterende pulsen de condensator 4 oplaadt. Deze oplaadpulsen 30 kunnen bijvoorbeeld een pulsbreedte van 0.1-100 psec bezitten, bij een pulsherhalingsfrequentie van 1Hz tot lOkHZ, met een piekspanning van 5kV- 12 200kV en met zowel een positieve dan wel negatieve polariteit. De vonkbrug 3 beschikt over een drietal elektrodes 10, 11 respectievelijk 12, waarbij tussen de derde "trigger"-elektrode 10 en de eerste elektrode 11 respectievelijk de tweede elektrode 12 zogenoemde vonkspleten 13a 5 respectievelijk 13b aanwezig zijn. Met behulp van de resonantiekring LCR wordt tijdens de oplaadcyclus van de condensator 4 door de hoogspanning pulsbron HV een ongelijke spanningsverdeling over de twee vonkspleten 13a en 13b gecreëerd. Op het moment dat een te hoge spanning heerst over de vonkspleet 13a of 13b tussen de eerste of tweede elektrode en de derde 10 "trigger"-elektrode 10 wordt er een vonkbrugspanningspuls afgegeven aan de transmissie-1ijn-transformator 1.

In de Figuren 10b en 10c worden andere alternatieve uitvoeringsvormen van de vonkbrug 3 overeenkomstig de uitvinding getoond, waarbij de derde "trigger"-elektrode 10 in Figuur 10b is uitgevoerd als 15 een holle cilindervormige elektrode, waarin zowel de eerste elektrode 11 als de tweede elektrode 12 reikt.

Bij de andere uitvoeringsvorm zoals weergegeven in Figuur 10c is de derde "trigger"-elektrode 10 uitgevoerd als een staafvormige elektrode, terwijl zowel de eerste elektrode 11 als de tweede elektrode 20 12 als holle cilindervormige elektrodes zijn uitgevoerd, welke over de staafvormige "trigger"-elektrode 10 vallen.

Opgemerkt moet worden, dat voor het aansturen van de transmissie-1ijn-transformator in de hoge-spanning pul sgenerator-inrichting overeenkomstig de uitvinding de toegepaste vonkbrug uitgevoerd 25 kan worden als een willekeurige hoge spanningschakelaar. Naast de traditionele, klassieke vonkbrug bestaande uit twee elektrodes of conform de uitvoeringsvorm zoals getoond in Figuur 10 kan ieder ander type snelle hoogspanningschakelaar worden ingezet, waaronder halfgeleiderschakelaars (Soli d State).

30 De essentie van de uitvinding is gelegen in het ontsteken van één schakelaar (vonkbrug), waarna alle andere schakelaars 13 gesynchroniseerd ontsteken. Doordat zo elke schakelaar belast kan worden met e«n ingangssignaal met een kleinere stroomsterkte en/of spanning dan bij de reeds bekende toepassingen, neemt de levensduur hiervan toe.

Anderzijds kan elke schakelaar afzonderlijk meer worden belast, daar de 5 verhouding tussen het uitgangsvermogen van de hoge-spanning pul sgeneratori nri chti ng en het per schakelaar doorgegeven vermogen toeneemt. Dit maakt het mogelijk de inrichting volgens de uitvinding in te zetten bij industriële toepassing waar sterkere pulssignalen gewenst of vereist zijn.

10 Voorts kan de hoge-spanning pulsgeneratorinrichting overeenkomstig de uitvinding uitgebreid worden met een willekeurig aantal transmissie-secties c.q. lijnen en vonkbruggen, waarmee afhankelijk van de configuratie aan de ingangs- c.q. uitgangszijde de spanning- en stroom van de uitgangspuls willekeurig instelbaar is.

15

Claims

1· Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting tenminste omvattende een resonante oplaadschakeling, 5 een condensator-vonkbrug-combinatie, alsmede een transmissie-1ijn-transformator, waarbij in bedrijf de oplaadschakeling de condensator oplaadt, welke de vonkbrug ontsteekt, zodra de spanning over de condensator hoog genoeg is en aldus een door de transmissie-1ijn-10 transformator geleidde vonkbrugspanningspuls creëert, met het kenmerk, dat de transmissie-1ijn-transformator is samengesteld uit twee of meer transmissie-secties, waarbij elk sectie is voorzien van een ingangszijde en ultgangszijde en bestaande uit tenminste één transmissie-1ijn opgebouwd uit tenminste één coaxiale binnengei ei der met een binnen-15 geleideringangsklem en een binnengeleideruitgangsklem en een buiten geleider met een bui tengel eideringangsklem en een bui tengel eider-uitgangsklem, waarbij elke transmissie-sectie afzonderlijk is gekoppeld met een condensator-vonkbrug-combinatie, zodanig dat het ontsteken van een vonkbrug van een condensator-vonkbrug-combinatie het ontsteken van 20 alle vonkbruggen van alle condensator-vonkbrug-combinaties inleidt. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een transmissie-sectie opgebouwd uit twee of meer transmissie-1ijnen, waarbij aan de ingangszijde de respectieve binnen-gelei deringangsklemmen van de transmissie-1ijnen onderling en de 25 respectieve buitengeleideringangsklemmen van de transmissie-lijnen onderling met elkaar zijn verbonden.

3- Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een transmissie-sectie is opgebouwd uit twee of meer transmissie-lijnen, waarbij aan de ingangszijde de buitengeleider-30 ingangsklem van een transmissie-1ijn is verbonden met de binnengeleider-ingangsklem van de volgende transmissie-1ijn. «: r »

4. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de condensator-vonkbrug-combinatie is opgebouwd uit een serie-schakeling van een condensator en vonkbrug, waarbij een vrij einde van de vonkbrug aan de 5 ingangszijde is verbonden met de binnengeleideringangsklem van een transmissie-sectie en dat de buitengeleideringangsklem van de transmissie-sectie is verbonden met een vrij einde van de condensator van een volgende condensator-vonkbrug-combinatie van de volgende transmissie-sectie.

5. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat aan de uitgangszijde de buitengeleideruitgangsklem van een transmissie-sectie is verbonden met de binnengeleideruitgangsklem van de volgende transmissie-sectie.

6. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer 15 van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat aan de uitgangszijde de respectieve binnengei eideruitgangsklemmen van de transmissie-secties onderling en de respectieve bui tengel eideruitgangsklemmen van de transmissie-secties onderling met elkaar zijn verbonden.

7. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer 20 van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de transmissie-1ijn- transformator is samengesteld uit meerdere paarsgewijs gekoppelde transmissie-secties, zodanig dat aan de uitgangszijde voor elk paar de buitengeleideruitgangsklem van de eerste transmissie-sectie verbonden is met de binnengeleideruitgangsklem van de tweede transmissie-sectie, 25 voorts de buitengeleideruitgangsklemmen van de tweede transmissie-secties van elk paar met elkaar verbonden zijn en de binnengeleider-uitgangsklemmen van de eerste transmissie-secties van elk paar met elkaar verbonden zijn.

8. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer 30 van de voorgaande conclusies, waarbij aan de uitgangzijde de binnengeleideruitgangsklem van een transmissie-sectie is verbonden met « een binnengei ei der en de bui tengel eideruitgangsklem van de transmissie-sectie is verbonden met een buitengeleider van een corona-ontladingsruimte, met het kenmerk, dat de binnengeleideruitgangsklem tevens is verbonden met een oplaadspanningsbron.

9. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat tussen de binnengeleideruitgangsklem en de binnengelei der van de corona-ontladingsruimte een koppel condensator is geplaatst.

10. Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens conclusie 9, 10 met het kenmerk, dat tussen een zijde van de koppel condensator en de buitengeleider van de corona-ontladingsruimte een oplaadspoel is geplaatst.

11· Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat één of meerdere 15 transmissie-secties zijn voorzien van een omhulling, bestaande uit één of meerdere soorten magnetisch materiaal.

12- Hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een vonkbrug is uitgevoerd als een halfgeleiderschakelaar of een ander type 20 hoogspanningsschakelaar.

13. Condensator-vonkbrug-combinatie voor toepassing in een hoge-spanning pulsgeneratorinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, omvattende een door een resonante oplaadschakeling oplaadbare condensator, alsmede een in serie met de condensator 25 geschakelde vonkbrug bestaande uit tenminste een op geringe afstand van elkaar geplaatste eerste en tweede elektrode, aldus een vonkspleet vormend, waarbij de tweede elektrode aan de ingangszijde verbonden is met de binnengeleideringangsklem van een transmissie-sectie van de transmissie-1ijn-transformator van de hoge-spanning pulsgenerator- 30 inrichting, met het kenmerk, dat de vonkbrug voorts is voorzien van een derde elektrode. i • *· !

14. Condensator-vonkbrug-combinatie volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de combinatie voorts is voorzien van een LCR-kring, waarbij de spoel L met de eerste elektrode van de vonkbrug en de weerstand R aan de ingangszijde met de buitengeleideringangsklem van een 5 transmissie-sectie van de transmissie-lijn-transformator is verbonden en waarbij de derde elektrode tussen de condensator C en de weerstand R met de LCR-kring is verbonden.

15. Condensator-vonkbrug-combinatie volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk, dat de derde elektrode in de vonkspleet tussen de eerste 10 en tweede elektrode is geplaatst.

15. Condensator-vonkbrug-combinatie volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk, dat de derde elektrode een holle cilindrische vorm bezit, waarin de eerste en tweede elektrode reiken.

17. Condensator-vonkbrug-combinatie volgens conclusie 13 of 14, 15 met het kenmerk, dat de eerste en tweede elektrode een holle cilindrische vorm bezitten, waarin de derde elektrode reikt.

18. Condensator-vonkbrug-combinatie volgens één of meer van de conclusies 13-17, met het kenmerk, dat de vonkbrug is uitgevoerd als een halfgeleiderschakelaar of een ander type hoogspanningsschakelaar. 20 £ r i ij