[go: up one dir, main page]

RU2111607C1 - High-voltage pulse generator (options) - Google Patents

High-voltage pulse generator (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2111607C1
RU2111607C1 RU96113279A RU96113279A RU2111607C1 RU 2111607 C1 RU2111607 C1 RU 2111607C1 RU 96113279 A RU96113279 A RU 96113279A RU 96113279 A RU96113279 A RU 96113279A RU 2111607 C1 RU2111607 C1 RU 2111607C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
pulse transformer
capacitor
generator
electrode
Prior art date
Application number
RU96113279A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96113279A (en
Inventor
Ф.Я. Загулов
В.В. Кладухин
С.П. Храмцов
В.Ю. Ялов
В.А. Байнов
Original Assignee
Государственное предприятие Специальное конструкторское бюро научного приборостроения
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 Государственное предприятие Специальное конструкторское бюро научного приборостроения filed Critical Государственное предприятие Специальное конструкторское бюро научного приборостроения
Priority to RU96113279A priority Critical patent/RU2111607C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2111607C1 publication Critical patent/RU2111607C1/en
Publication of RU96113279A publication Critical patent/RU96113279A/en

Links

Images

Landscapes

  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

FIELD: electric physics; generating heavy-current pulses of electron beams. SUBSTANCE: pulse generator of first option has first pulse transformer, switching member, first storage capacitor, second storage capacitor, load, three-electrode controlled TR tube, high-voltage power take-off unit incorporating first winding, third capacitor, second and third windings, diode, additional switching member, second pulse transformer, and fourth capacitor. High-voltage pulse generator of second option also has coaxial shaping line and incorporates specific design features. EFFECT: improved reliability in operation due to increasing output pulse amplitude and improved efficiency. 7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области получения мощных высоковольтных коротких импульсов напряжения преимущественно наносекундного дипазона длительности и может быть использовано в электрофизическом аппаратуре, в частности, в технике формирования сильноточных импульсных пучков электронов. The invention relates to the field of obtaining high-power high-voltage short voltage pulses of a predominantly nanosecond range and can be used in electrophysical equipment, in particular, in the technique of forming high-current pulsed electron beams.

Изобретение имеет два варианта исполнения. The invention has two versions.

Известен генератор импульсов высокого напряжения, содержащий первый импульсный трансформатор, параллельно первичной обмотке которого включены последовательно соединенные коммутирующий элемент первый накопительный конденсатор, контакты которого являются входом генератора, параллельно вторичной обмотке первого импульсного трансформатора включены последовательно соединенные нелинейная индуктивность и второй накопительный конденсатор, параллельно которому через рабочие электроды трехэлектродного управляемого разрядника включена первичная обмотка второго импульсного трансформатора, управляющий электрод трехэлектродного разрядника соединен с точкой соединения между собой вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и нелинейной индуктивности, вторичная обмотка второго импульсного трансформатора с параллельно к ней включенным третьим накопительным высоковольтным конденсатором является выходом генератора (Желтов К.А. и др., "Генератор импульсов высокого напряжения", авт.св. СССР N 356761, H 03 K 3/53, БИ N 29 за 1972). A known high-voltage pulse generator containing a first pulse transformer, parallel to the primary winding of which is connected in series to the first switching element, the first storage capacitor, the contacts of which are the input of the generator, parallel to the secondary winding of the first pulse transformer, are connected in series to the nonlinear inductance and the second storage capacitor, in parallel through which the working electrodes of a three-electrode controllable spark gap to the primary winding of the second pulse transformer, the control electrode of the three-electrode spark gap is connected to the connection point between the secondary winding of the first pulse transformer and non-linear inductance, the secondary winding of the second pulse transformer with the third storage high-voltage capacitor connected in parallel to it is the output of the generator (K.A. Zheltov and etc., "High-voltage pulse generator", ed. St. USSR N 356761, H 03 K 3/53, BI N 29 for 1972).

Известный генератор импульсов относится к устройствам формирования высоковольтных импульсов с самоуправляемым принудительным запуском разрядника, управляющего разрядом накопительной емкости (в данном случае - второго накопительного конденсатора). Недостатком аналога является его сложность вследствие использования двух импульсных трансформаторов и трех накопительных конденсаторов. Включение управляемого разрядника в цепь первичной обмотки второго импульсного трансформатора не позволяет использовать этот разрядник в качестве обострителя выходных импульсов генератора. Это обуславливает повышенную длительность фронтов выходных импульсов генератора, что ограничивает его применение, например, в установках с высокими требованиями к прямоугольности выходного импульса. The well-known pulse generator relates to devices for generating high-voltage pulses with self-controlled forced start of the arrester that controls the discharge of the storage capacitance (in this case, the second storage capacitor). The disadvantage of the analogue is its complexity due to the use of two pulse transformers and three storage capacitors. The inclusion of a controlled arrester in the primary circuit of the second pulse transformer does not allow the use of this arrester as a sharpener of the generator output pulses. This leads to an increased duration of the fronts of the output pulses of the generator, which limits its use, for example, in installations with high requirements for the squareness of the output pulse.

Наиболее близким к изобретению по первому варианту является генератор импульсов высокого напряжения (Васильев В.В. и др. Пусковое устройство многоканального разрядника, "Приборы и техника эксперимента", 1988, N 6, с. 99-102 рис. 1), содержащий импульсный трансформатор (Тр), параллельно первичной обмотке которого включены последовательно соединенные коммутирующий элемент (D1) и первый накопительный конденсатор (Cн), контакты которого являются входом генератора. Последовательно со вторичной обмоткой импульсного трансформатора (Тр) включены заряжаемый через эту обмотку второй накопительный конденсатор (емкость формирующей линии Cф.л) и нагрузка генератора (Zн) и нагрузка генератора (Zн). Выходная цепь генератора-прототипа, обеспечивающая формирование выходного импульса путем разряда емкости (Cф.л) на нагрузку (Zн), представляет собой изображенную на рис. 1 прототипа схему соединений емкости (Cф.л) с нагрузкой (Zн) и рабочими электродами управляемых разрядников (МР). Разрядники (МР) запускаются разрядником (ПР), управляющий электрод которого соединен с выходной цепью узла отбора мощности высокого напряжения для управления разрядником, выполненного в виде трехобмоточного дросселя (Дp) с индуктивно связанными между собой первой, второй и третьей обмотки. Вторая обмотка (W1) дросселя включена последовательно со вторичной обмоткой импульсного трансформатора (Tp), первая обмотка (W2) индуктивно связана с цепью вторичной обмотки импульсного трансформатора через связь со второй обмоткой (W1), третья обмотка (Wэ) соединена параллельно с диодом (Дэ), а последовательно соединенные третий конденсатор (Cр) и первая обмотка (W2) являются выходной цепью узла отбора мощности. Управляющий электрод каждого из трехэлектродных разрядников (ПР и МР) в прототипе встроен в низкопотенциальный рабочий электрод соответствующего разрядника, соединенный с корпусом генератора.Closest to the invention in the first embodiment is a high-voltage pulse generator (Vasiliev V.V. et al. Launcher of a multi-channel arrester, "Instruments and experimental equipment", 1988, N 6, pp. 99-102 Fig. 1), containing a pulse a transformer (Tr), parallel to the primary winding of which are connected in series connected switching element (D 1 ) and the first storage capacitor (C n ), the contacts of which are the input of the generator. In series with the secondary winding of the pulse transformer (Tr), a second storage capacitor charged through this winding (forming line capacitance C f l ) and a generator load (Z n ) and a generator load (Z n ) are connected . The output circuit of the prototype generator, providing the formation of the output pulse by discharging the capacitance (C f l ) to the load (Z n ), is shown in Fig. 1 prototype circuit diagram of the capacitance (C f l ) with a load (Z n ) and working electrodes of controlled arresters (MR). Arrears (MR) are triggered by an arrester (OL), the control electrode of which is connected to the output circuit of the high voltage power take-off unit for controlling the arrester, made in the form of a three-winding inductor (Д p ) with inductively coupled first, second and third windings. The second inductor winding (W 1 ) is connected in series with the secondary winding of the pulse transformer (T p ), the first winding (W 2 ) is inductively connected to the secondary winding of the pulse transformer through communication with the second winding (W 1 ), the third winding (W e ) is connected parallel to the diode (D e ), and the third capacitor (C p ) and the first winding (W 2 ) connected in series are the output circuit of the power take-off unit. The control electrode of each of the three-electrode arresters (OL and MR) in the prototype is built into the low-potential working electrode of the corresponding arrester connected to the generator housing.

Следует отметить, что в прототипе первого варианта изобретения к существенным признакам изобретения относится, в частности, выполнение узла отбора мощности и вид его связи со вторичной обмоткой импульсного трансформатора и управляющим электродом разрядника ПР (рис. 1 указанной статьи). При этом не является существенным признаком конкретная реализация выходной цепи генератора-прототипа, представляющей собой, как сказано выше, вид соединения второго накопительного конденсатора (Cф.л) с нагрузкой (Zн) и рабочими электродами управляемого разрядника или разрядников (ПР, МР). Эта выходная цепь может быть выполнена так, как указано в прототипе, но может быть выполнена и только с одним управляемым разрядником (например, с верхним по рис. 1 прототипа разрядником, МР, при этом конденсатор Cр соединяется непосредственно с управляющим электродом этого разрядника МР).It should be noted that in the prototype of the first embodiment of the invention, the essential features of the invention include, in particular, the implementation of the power take-off unit and the type of its connection with the secondary winding of the pulse transformer and the control electrode of the spark gap of the PR (Fig. 1 of this article). In this case, the implementation of the prototype generator output circuit, which, as mentioned above, is a type of connection of the second storage capacitor (C f l ) with the load (Z n ) and the working electrodes of a controlled arrester or dischargers (PR, MR) is not an essential sign . This output circuit can be performed as indicated in the prototype, but can be performed with only one controlled arrester (for example, with the arrester, top in Fig. 1 of the prototype, MP, while the capacitor C p is connected directly to the control electrode of this arrester MP )

Соединение второго накопительного конденсатора (Cф.л) с нагрузкой (Zн) и управляемым разрядником (МР) также может быть реализовано не так, как в прототипе (последовательное соединение Cф.л и Zн), а таким известным способом, как, например, в вышеуказанном генераторе-аналоге, если при этом считать нагрузкой генератора первичную обмотку второго импульсного трансформатора (параллельное соединение Cф.л и Zн через рабочие электроды управляемого разрядника).The connection of the second storage capacitor (C f l ) with the load (Z n ) and a controlled arrester (MP) can also be implemented not as in the prototype (serial connection C f l and Z n ), but in such a known manner as , for example, in the aforementioned analog generator, if in this case the primary winding of the second pulse transformer is considered as the generator load (parallel connection C f l and Z n through the working electrodes of the controllable spark gap).

Генератор-прототип первого варианта изобретения, как и аналог, является устройством для формирования высоковольтных импульсов с самоуправляемым принудительным запуском разрядника (ПР), который задает момент начала разряда второго накопительного конденсатора. В качестве узла отбора мощности для управления разрядником используется трехобмоточный дроссель (Др), который вводится в состояние насыщения путем короткого замыкания в соответствующий период времени третьей обмотки (Wэ) дросселя через диод Дэ. Это вызывает повышение затраты энергии на насыщение дросселя и соответствующее понижение КПД генератора.The prototype generator of the first embodiment of the invention, like an analogue, is a device for generating high-voltage pulses with self-controlled forced start of a spark gap (PR), which sets the moment of the beginning of the discharge of the second storage capacitor. As a power take-off unit for controlling the spark gap, a three-winding inductor (D r ) is used, which is introduced into the saturation state by short-circuiting the third winding (W e ) of the inductor through the diode D e during the corresponding period of time. This causes an increase in energy consumption for saturation of the inductor and a corresponding decrease in the efficiency of the generator.

Кроме того, в прототипе управляющий электрод разрядника (ПР) через конденсатор Cр и первую обмотку (W2) соединен с корпусом генератора. Это не позволяет встраивать управляющий электрод разрядника в высокопотенциальный рабочий электрод управляемого разрядника при повышенном максимальном напряжении заряда второго накопительного конденсатора (Cф.л), в частности, при напряжениях порядка нескольких сотен кВ, вследствие возникновения в таком случае пробоя между высокопотенциальным электродом разрядника и корпусом по цепи управляющего электрода. Данное обстоятельство ограничивает возможности улучшения параметров генератора в части повышения крутизны фронта выходного импульса генератора.In addition, in the prototype, the control electrode of the spark gap (OL) through the capacitor C p and the first winding (W 2 ) is connected to the generator housing. This does not allow the control electrode of the arrester to be integrated into the high-potential working electrode of the controlled arrester with an increased maximum charge voltage of the second storage capacitor (C ph ), in particular, at voltages of the order of several hundred kV, due to the occurrence of a breakdown between the high-potential electrode of the arrester and the housing along the control electrode circuit. This circumstance limits the possibility of improving the parameters of the generator in terms of increasing the steepness of the front of the output pulse of the generator.

Наконец, особенностью электрической схемы узла отбора мощности высокого напряжения для управления разрядником в прототипе первого варианта изобретения является срабатывание разрядника через некоторое время после достижения напряжения Uф.л на втором накопительном конденсаторе (Cф.л) максимума напряжения Uо (время между моментами t2 и t5 на рис. 2 прототипа). Это увеличивает время воздействия высокого напряжения на изоляцию высоковольтных элементов генератора и при работе на высоких напряжениях, близких к предельно допустимым для изоляции, недопустимо повышает вероятность пробоя. То-есть генератор обладает пониженной надежностью работы при повышенных напряжениях или требует ограничения на величину высокого выходного напряжения. Отсутствует возможность реализации работы на высоких напряжениях, близких к предельно допустимым для изоляции.Finally, a feature of the electrical circuit of the high voltage power take-off unit for controlling the arrester in the prototype of the first embodiment of the invention is the operation of the arrester some time after reaching the voltage U f l on the second storage capacitor (C f l ) maximum voltage U о (time between moments t 2 and t 5 in Fig. 2 of the prototype). This increases the exposure time of high voltage to the insulation of high-voltage elements of the generator and when working at high voltages close to the maximum permissible for insulation, it unacceptably increases the probability of breakdown. That is, the generator has reduced reliability at high voltages or requires a limitation on the magnitude of the high output voltage. There is no possibility of realizing work at high voltages close to the maximum permissible for insulation.

Задачей изобретения по первому варианту является улучшение эксплуатационных качеств генератора путем повышения амплитуды выходных импульсов и КПД генератора при одновременном повышении надежности его работы. The objective of the invention in the first embodiment is to improve the operational properties of the generator by increasing the amplitude of the output pulses and the efficiency of the generator while increasing the reliability of its operation.

Для решения поставленной задачи в генератор импульсов высокого напряжения, содержащий первый импульсный трансформатор, параллельно первичной обмотке которого включены последовательно соединенные коммутирующий элемент и первый накопительный конденсатор, контакты которого являются входом генератора, в цепь вторичной обмотки включены заряжаемый через эту обмотку второй накопительный конденсатор, нагрузка генератора и трехэлектродный управляемый разрядник, через рабочие электроды которого обеспечивается разряд второго накопительного конденсатора на нагрузку, причем управляющий электрод разрядника соединен с выходом узла отбора мощности высокого напряжения, включающего первую обмотку, третий конденсатор, индуктивно связанные между собой вторую и третью обмотки и диод, последовательно соединенный с третьей обмоткой, введены дополнительный коммутирующий элемент, второй импульсный трансформатор и четвертый конденсатор, при этом первая обмотка выполнена индуктивно связанной непосредственно с первичной обмоткой первого импульсного трансформатор, сердечник индуктивно связанных между собой второй и третьей обмоток выполнен насыщающимся, параллельно первой обмотке включены последовательно соединенные четвертый конденсатор и вторая обмотка, параллельно последовательно соединенным четвертому конденсатору и второй обмотке включены последовательно соединенные дополнительный коммутирующий элемент и первичная обмотка второго импульсного трансформатора, свободные концы последовательно соединенных третьей обмотки и диода соединены с управляющим входом дополнительного коммутирующего элемента, а параллельно вторичной обмотке второго импульсного трансформатора включен третий конденсатор и точки их соединения являются выходом узла отбора мощности высокого напряжения. To solve this problem, a high-voltage pulse generator containing a first pulse transformer, parallel to the primary winding of which includes a series-connected switching element and a first storage capacitor, whose contacts are the input of the generator, includes a second storage capacitor charged through this winding, the generator load and a three-electrode controlled spark gap, through the working electrodes of which the discharge of the second storage ohm capacitor to the load, the control electrode of the arrester connected to the output of the high voltage power take-off unit including the first winding, the third capacitor inductively coupled to the second and third windings and the diode connected in series with the third winding, an additional switching element, a second pulse transformer are introduced and a fourth capacitor, wherein the first winding is made inductively coupled directly to the primary winding of the first pulse transformer, the core The second and third windings are interconnected, saturable, parallel to the first winding, the fourth capacitor and the second winding are connected in series, the fourth capacitor and the second winding are connected in series, the additional switching element and the primary winding of the second pulse transformer are connected in series, the free ends of the third winding are connected in series and the diode are connected to the control input of an additional switching element a, and in parallel with the secondary winding of the second pulse transformer, the third capacitor is turned on and the points of their connection are the output of the high voltage power take-off unit.

Кроме того, управляющий электрод разрядника генератора встроен в высокопотенциальный электрод этого разрядника. In addition, the control electrode of the spark gap of the generator is built into the high potential electrode of this spark gap.

Далее, в генератор введена индуктивность, в частности, переменная, включенная последовательно в цепь первой обмотки. Further, an inductance is introduced into the generator, in particular, a variable connected in series in the circuit of the first winding.

Наконец, в генератор введен двухэлектродный разрядник, включенный между выходным контактом узла отбора мощности высокого напряжения и управляющим электродом трехэлектродного разрядника. Finally, a two-electrode spark gap is inserted into the generator, connected between the output terminal of the high-voltage power take-off unit and the control electrode of the three-electrode gap.

Выполнение узла отбора мощности высокого напряжения в первом варианте изобретения в предложенном виде обеспечивает срабатывание разрядника в выбираемый разработчиком схемы момент времени как непосредственно перед достижением максимального напряжения на втором накопительном конденсаторе, так и непосредственно после или в промежуточные между указанными моментами времени путем установления требуемой постоянной времени цепи заряда четвертого конденсатора. Это является новым техническим результатом предложенного технического решения и свидетельствует о соответствии его критерию изобретательского уровня. The implementation of the high voltage power take-off unit in the first embodiment of the invention in the proposed form ensures that the arrester operates at a point in time selected by the circuit designer either immediately before reaching the maximum voltage at the second storage capacitor, or immediately after or in between the indicated time points by setting the required circuit time constant charge of the fourth capacitor. This is a new technical result of the proposed technical solution and indicates compliance with the criterion of inventive step.

В результате сокращения время воздействия высокого напряжения на изоляцию генератора, повышается надежность его работы и обеспечивается реализация максимально высокого выходного напряжения для используемого вида изоляции, то-есть увеличивается амплитуда выходного напряжения при повышении надежности работы генератора. Предложенный узел отбора мощности высокого напряжения потребляет меньше энергии, чем используемый в прототипе, что повышает КПД генератора. As a result of reducing the time of exposure to high voltage on the insulation of the generator, it increases the reliability of its operation and ensures the implementation of the highest possible output voltage for the type of insulation used, that is, the amplitude of the output voltage increases with increasing reliability of the generator. The proposed high-voltage power take-off unit consumes less energy than that used in the prototype, which increases the generator efficiency.

Кроме того, размещение управляющего электрода разрядника генератора в высокопотенциальном электроде этого разрядника обеспечивает форсирование процесса искрообразования и, соответственно, уменьшение длительности фронта выходного импульса. In addition, the placement of the control electrode of the spark gap of the generator in the high potential electrode of this spark gap provides forcing the sparking process and, accordingly, reducing the duration of the front of the output pulse.

Далее, введение в генератор индуктивности, в частности, переменной, включенной последовательно в цепь первой обмотки, обеспечивает возможность регулировки необходимого момента времени срабатывания разрядника в процессе настройки генератора. Further, the introduction of an inductance into the generator, in particular, a variable connected in series in the circuit of the first winding, makes it possible to adjust the necessary instantaneous time of the spark gap operation during the generator tuning process.

Наконец, введение в генератор двухэлектродного разрядника, включенного между выходным контактом узла отбора мощности высокого напряжения и управляющим электродом трехэлектродного разрядника, приводит к уменьшению длительности фронта импульса, запускающего управляемый разрядник, ускорению его запуска и к соответствующему уменьшению фронта выходного импульса генератора. Finally, the introduction into the generator of a two-electrode spark gap connected between the output terminal of the high-voltage power take-off unit and the control electrode of a three-electrode spark gap leads to a decrease in the duration of the pulse front that triggers the controlled spark gap, to accelerate its start, and to a corresponding decrease in the front of the generator output pulse.

Аналогом второго варианта изобретения является генератор импульсов высокого напряжения, реализованный в сильноточном наносекундном ускорителе электронов, содержащий импульсный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом, встроенный в коаксиальную формирующую линию, причем внешняя часть магнитопровода размещена на внешнем проводнике формирующий линии, являющемся корпусом генератора (ускорителя), а внутренняя совмещена с внутренним проводником формирующей линии, первичная обмотка трансформатора расположена вблизи внешнего проводника формирующей линии и соединена с ним одним концом, параллельно первичной обмотке трансформатора включены последовательно соединенные коммутирующий элемент и первый накопительный конденсатор, контакты которого являются входом генератора, вторичная обмотка импульсного трансформатора размещена между внешним и внутренним проводниками формирующей линии и соединена одним концом с внутренним, другим - с внешним проводниками формирующей линии, выполняющими роль второй накопительной емкости генератора, внешний проводник формирующей линии является одним из рабочих электродов двухэлектродного разрядника, другой рабочий электрод которого является выходным контактом генератора и соединен в данном случае с катодом ускорителя, являющимся нагрузкой генератора (Ельчанинов А.С., Загулов Ф.Я. и др., Сильноточные наносекундные ускорители электронов с высокой частотой следования импульсов, "Вопросы атомной науки и техники. Электрофизическая аппаратура", 1987, N 23, с. 33-36, рис. 1 и 2). An analogue of the second embodiment of the invention is a high-voltage pulse generator, implemented in a high-current nanosecond electron accelerator, containing a pulsed transformer with an open magnetic circuit, integrated in a coaxial forming line, the external part of the magnetic circuit being placed on the external conductor forming a line, which is the body of the generator (accelerator), and the internal combined with the inner conductor of the forming line, the primary winding of the transformer is located near the external wire the nickel of the forming line and is connected to it by one end, parallel to the primary winding of the transformer are connected series-connected switching element and the first storage capacitor, the contacts of which are the input of the generator, the secondary winding of the pulse transformer is placed between the outer and inner conductors of the forming line and is connected at one end to the inner, other - with external conductors of the forming line, performing the role of the second storage capacity of the generator, the external conductor of the forming inii is a two-electrode surge arrester working electrode, another working electrode which is an output terminal of the generator and is connected in this case to a cathode of the accelerator, which is the load generator (Elchaninov AS, zagul F.Ya. and others, High-current nanosecond electron accelerators with a high pulse repetition rate, "Questions of atomic science and technology. Electrophysical apparatus", 1987, N 23, p. 33-36, fig. 1 and 2).

Известен также аналогичный указанному генератор, в котором роль внешнего проводника формирующей линии выполняют закрепленные в корпусе протяженные проводящие элементы, в частности, из проволоки, а внешняя часть магнитопровода размещена на корпусе вблизи внешнего проводника линии (Загулов Ф.Я. и Байнов В.Д., Импульсный источник питания, описание изобретения к патенту РФ N 2022457, H 03 K 3/53, БИ N 20, 1994). A generator similar to the aforementioned is also known, in which the role of the outer conductor of the forming line is played by extended conductive elements fixed in the housing, in particular, of wire, and the outer part of the magnetic circuit is placed on the housing near the outer conductor of the line (Zagulov F.Ya. and Bainov V.D. , Switching power supply, description of the invention to the patent of the Russian Federation N 2022457, H 03 K 3/53, BI N 20, 1994).

Указанные известные генераторы импульсов относятся к устройствам формирования высоковольтных импульсов с неуправляемым двухэлектродным разрядником, самосрабатывающим при достижении определенного значения величины напряжения на его электродах. Недостатком таких генераторов является отсутствие возможности управления моментом срабатывания разрядника в процессе его эксплуатации, так как этот момент определяется нерегулируемыми характеристиками разрядника. Самосрабатывающие разрядники обладают повышенной неопределенностью момента срабатывания, что обуславливает колебания частоты и нестабильность амплитуды выходного импульса генератора. Причем нестабильность момента срабатывания разрядника растет с увеличением частоты повторения импульсов генератора, что накладывает ограничение на величину частоты генератора. При реализации генератора с величиной выходного напряжения, близкого к максимально допустимой для используемой изоляции, запаздывание срабатывания разрядника недопустимо повышает вероятность пробоя изоляции и приводит к выводу генератора из строя. These known pulse generators relate to devices for generating high-voltage pulses with an uncontrolled two-electrode spark gap, self-operating when a certain value of the voltage value on its electrodes is reached. The disadvantage of such generators is the inability to control the moment of operation of the arrester during its operation, since this moment is determined by the unregulated characteristics of the arrester. Self-operating arresters have an increased uncertainty in the response time, which leads to frequency fluctuations and instability of the amplitude of the output pulse of the generator. Moreover, the instability of the moment of operation of the spark gap increases with increasing frequency of the pulse repetition of the generator, which imposes a limitation on the frequency of the generator. When implementing a generator with an output voltage close to the maximum allowable for the insulation used, the delay in the operation of the arrester unacceptably increases the likelihood of breakdown of the insulation and leads to the failure of the generator.

Наиболее близким к изобретению по второму варианту является генератор импульсов высокого напряжения, описанный в трех иерархически взаимосвязанных источниках:
1) Быков Н.М. и др., Сильноточный наносекундный ускоритель электронов с частотой следования импульсов 1 кГц, "VIII Всес. симп. по сильноточ. электронике", тез. докл., Свердловск, 1990, ч. 3, стр. 65-67;
2) Загулов Ф.Я. и др. Импульсный сильноточный наносекундный ускоритель электронов с частотой срабатывания до 100 Гц, "Приборы и техника эксперимента", 1976, N 5, с. 18-20;
3) Быков Н.М. и др. Сильноточный управляемый разрядник с частотой срабатывания 100 Гц, "Приборы и техника эксперимента", 1988, N 6, с. 96-99.
Closest to the invention in the second embodiment is a high-voltage pulse generator described in three hierarchically interconnected sources:
1) Bykov N.M. et al., High-current nanosecond electron accelerator with a pulse repetition rate of 1 kHz, "VIII All-symp. symp. on high-current electronics", proc. Dokl., Sverdlovsk, 1990, part 3, pp. 65-67;
2) Zagulov F.Ya. and others. Pulse high-current nanosecond electron accelerator with a response frequency of up to 100 Hz, "Instruments and experimental equipment", 1976, N 5, p. 18-20;
3) Bykov N.M. et al. High-current controlled arrester with a response frequency of 100 Hz, "Instruments and experimental equipment", 1988, N 6, p. 96-99.

Статья 1) является основной и достаточной ссылкой на прототип и содержит комплексное описание примененного в ускорителе электронов генератора высоковольтных импульсов, имеющего емкостной накопитель в виде коаксиальной формирующей линии, заряжаемой трансформатором Тесла с разомкнутым магнитным сердечником, встроенный в изоляционный зазор линии; коммутация цепи зарядов и разряда емкости формирующей линии осуществляется управляемым трехэлектродным газовым разрядником с тригатронным запуском. Article 1) is the main and sufficient reference to the prototype and contains a comprehensive description of the high-voltage pulse generator used in the electron accelerator, which has a capacitive storage in the form of a coaxial forming line charged by a Tesla transformer with an open magnetic core, built into the insulation gap of the line; switching of the charge circuit and the discharge of the capacitance of the forming line is carried out by a controlled three-electrode gas spark gap with trigatron triggering.

В источнике 1) указаны ссылки на дополнительные источники 2) и 3). В источнике 2) подробно описана конструкция генератора со схемой коммутации. В источнике 3) описаны конструкция и тригатронный запуск трехэлектродного газового разрядника, на управляющий электрод которого, размещенный в рабочем электроде с нулевым потенциалом, подается запускающий импульс напряжения положительной полярности. The source 1) contains references to additional sources 2) and 3). The source 2) describes in detail the design of the generator with a switching circuit. The source 3) describes the design and trigatron triggering of a three-electrode gas spark gap, on the control electrode of which, placed in a working electrode with zero potential, a trigger voltage pulse of positive polarity is supplied.

Генератор импульсов высокого напряжения - прототип для второго варианта изобретения - содержит первый импульсный трансформатор (трансформатор Тесла) с разомкнутым магнитопроводом, встроенный в коаксиальную формирующую линию, причем внешняя часть магнитопровода размещена вблизи или непосредственно на внешнем проводнике формирующей линии, а внутренняя совмещена с внутренним проводником формирующей линии, первичная обмотка трансформатора расположена вблизи внешнего проводника формирующей линии и соединена с ним одним концом, параллельно первичной обмотке трансформатора включены последовательно соединенные коммутирующий элемент и первый накопительный конденсатор, контакты которого являются входом генератора, вторичная обмотка первого импульсного трансформатора размещена между внешним и внутренним проводниками формирующей линии и соединена одним концом с внутренним, другим - с внешним проводниками формирующей линии, емкость между проводниками формирующей линии играет роль второго накопительного конденсатора, внутренний проводник формирующей линии является высокопотенциальным рабочим электродом управляемого трехэлектродного разрядника, к которому непосредственно подведено высокое отрицательное напряжение с емкости формирующей линии, другой рабочий электрод разрядника (электрод с нулевым потенциалом) является выходным контактом генератора, управляющий электрод этого разрядника размещен в электроде с нулевым потенциалом и соединен со схемой подачи на разрядник запускающего импульса положительной полярности. The high voltage pulse generator, a prototype for the second embodiment of the invention, comprises a first pulse transformer (Tesla transformer) with an open magnetic circuit integrated in a coaxial forming line, the external part of the magnetic circuit being located near or directly on the external conductor of the forming line, and the internal one is aligned with the internal conductor of the forming lines, the primary winding of the transformer is located near the outer conductor of the forming line and is connected to it by one end, parallel The primary winding of the transformer includes serially connected switching element and the first storage capacitor, the contacts of which are the input of the generator, the secondary winding of the first pulse transformer is located between the external and internal conductors of the forming line and is connected at one end to the internal, the other to the external conductors of the forming line, the capacitance between the conductors of the forming line plays the role of the second storage capacitor, the inner conductor of the forming line is a high-potential working electrode of a controlled three-electrode spark gap, to which a high negative voltage is directly applied from the capacitance of the forming line, another working electrode of the spark gap (electrode with zero potential) is the output contact of the generator, the control electrode of this spark gap is placed in the electrode with zero potential and connected to the supply circuit to arrester of a triggering pulse of positive polarity.

Особенностью генератора - прототипа второго варианта изобретения - является то, что используемая в нем схема подачи на управляемый разрядник запускающего импульса не синхронизирована с цепью заряда второго накопительного конденсатора - емкости формирующей линии. Это затрудняет обеспечение требуемого соответствия между моментом достижения на втором накопительном конденсаторе максимального значения напряжения и моментом запуска разрядника, обуславливает нестабильность момента срабатывания разрядника, особенно в процессе эксплуатации генератора. Вследствие этого рассматриваемый генератор имеет следующие недостатки. A feature of the generator, the prototype of the second embodiment of the invention, is that the circuit for supplying a triggering pulse to a controlled arrester is not synchronized with the charge circuit of the second storage capacitor, the capacitance of the forming line. This makes it difficult to ensure the required correspondence between the moment of reaching the maximum voltage value on the second storage capacitor and the moment the arrester starts, and causes instability of the arrester operating moment, especially during generator operation. As a result, the generator in question has the following disadvantages.

Изменение в генераторе-прототипе второго варианта изобретения момента срабатывания разрядника в том случае, когда этот момент времени наступает еще в процессе заряда второго накопительного конденсатора (емкости формирующей линии), приводит к соответствующему изменению амплитуды выходного импульса генератора. The change in the prototype generator of the second embodiment of the invention of the spark arrester response time in the case when this moment of time occurs during the charging of the second storage capacitor (capacity of the forming line) leads to a corresponding change in the amplitude of the output pulse of the generator.

Срабатывание разрядника через некоторое время после достижения напряжением на втором накопительном конденсаторе максимума напряжения (т.е. по окончании заряда емкости формирующей линии) увеличивает время воздействия высокого напряжения на изоляцию высоковольтных элементов генератора и при работе на высоких напряжениях, близких к предельно допустимым для изоляции, приводит к пробою изоляции, выходу генератора из строя. Т.е. генератор обладает пониженной надежностью работы при повышенных напряжениях или требует ограничения на величину высокого выходного напряжения. Отсутствует возможность реализации надежной работы на высоких напряжениях, близких к предельно допустимым для изоляции. The operation of the arrester some time after the voltage at the second storage capacitor reaches the maximum voltage (i.e., at the end of the charge of the capacitance of the forming line) increases the time the high voltage acts on the insulation of the high-voltage generator elements and when operating at high voltages close to the maximum permissible for isolation, leads to a breakdown of insulation, the failure of the generator. Those. the generator has reduced reliability at high voltages or requires a limitation on the magnitude of the high output voltage. There is no possibility of implementing reliable operation at high voltages, close to the maximum permissible for insulation.

Указанные обстоятельства вызывают нестабильность амплитуды импульсов и невозможность реализации в прототипе максимально возможной амплитуды выходных импульсов при нормальной надежности работы генератора. These circumstances cause the instability of the amplitude of the pulses and the inability to implement in the prototype the maximum possible amplitude of the output pulses with normal reliability of the generator.

Задачей изобретения по второму варианту является улучшение эксплуатационных качеств генератора путем повышения амплитуды и стабильности величины амплитуды выходных импульсов при одновременном повышении надежности работы. The objective of the invention according to the second embodiment is to improve the operational properties of the generator by increasing the amplitude and stability of the amplitude of the output pulses while increasing reliability.

Для решения указанной задачи по второму варианту изобретения в генераторе импульсов высокого напряжения, содержащий первый импульсный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом, встроенный в коаксиальную формирующую линию, причем внешняя часть магнитопровода размещена вблизи или непосредственно на внешнем проводнике формирующей линии, а внутренняя совмещена с внутренним проводником формирующей линии, первичная обмотка трансформатора расположена вблизи внешнего проводника формирующей линии и соединена с ним одним концом, параллельно первичной обмотке трансформатора включены последовательно соединенные коммутирующий элемент и первый накопительный конденсатор, контакты которого являются входом генератора, вторичная обмотка первого импульсного трансформатора размещена между внешним и внутренним проводниками формирующей линии и соединена одним концом с внутренним, другим - с внешним проводниками формирующей линии, внешний проводник формирующей линии соединен или является одним из рабочих электродов управляемого трехэлектродного разрядника, имеющего управляющий электрод, другой рабочий электрод разрядника и внешний проводник формирующей линии являются выходными контактами генератора, введен узел отбора мощности высокого напряжения, содержащий обмотку, индуктивно связанную со вторичной обмоткой первого импульсного трансформатора, второй импульсный трансформатор с насыщающимся сердечником, третий импульсный трансформатор, второй и третий конденсаторы, дополнительный коммутирующий элемент и диод, при этом параллельно обмотке индуктивной связи со вторичной обмоткой первого импульсного трансформатора включены последовательно соединенные второй конденсатор и первичная обмотка второго импульсного трансформатора, параллельно последовательно соединенным второму конденсатору и первичной обмотке второго импульсного трансформатора включены последовательно соединенные дополнительный коммутирующий элемент и первичная обмотка третьего импульсного трансформатора, свободные концы последовательно соединенных вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и диода соединены с управляющим входом дополнительного коммутирующего элемента, параллельно вторичной обмотке третьего импульсного трансформатора включен третий конденсатор, одна из точек их соединения соединена с точкой соединения между собой концов первичных обмоток второго и третьего импульсных трансформаторов и с внутренним проводником формирующей линии, а другая - с управляющим электродом трехэлектродного разрядника, причем управляющий электрод этого разрядника встроен в высокопотенциальный электрод разрядника, обмотка индуктивной связи со вторичной обмоткой первого импульсного трансформатора конструктивно расположена в пространстве между внешним и внутренним проводниками формирующей линии, внутренний проводник линии выполнен полым и в этой полости размещены все остальные элементы указанного узла отбора мощности. To solve this problem according to the second embodiment of the invention, in a high-voltage pulse generator, comprising a first pulse transformer with an open magnetic circuit integrated in a coaxial forming line, the external part of the magnetic circuit being placed near or directly on the external conductor of the forming line, and the internal one is aligned with the inner conductor of the forming line , the primary winding of the transformer is located near the outer conductor of the forming line and is connected to it by one end, parallel The primary winding of the transformer includes series-connected switching element and the first storage capacitor, the contacts of which are the input of the generator, the secondary winding of the first pulse transformer is located between the external and internal conductors of the forming line and is connected at one end to the internal, the other to the external conductors of the forming line, and the external conductor a forming line is connected or is one of the working electrodes of a controlled three-electrode spark gap having the supply electrode, the other working electrode of the spark gap and the external conductor of the forming line are the output contacts of the generator, a high-voltage power take-off unit is introduced, containing a winding inductively connected to the secondary winding of the first pulse transformer, a second pulse transformer with a saturable core, a third pulse transformer, second and third capacitors, an additional switching element and a diode, while parallel to the winding of the inductive coupling with the secondary winding of the first pulse of the first transformer, the second capacitor and the primary winding of the second pulse transformer are connected in series, the second switching capacitor and the primary winding of the second pulse transformer are connected in series, the additional switching element and the primary winding of the third pulse transformer are connected in series, the free ends of the secondary winding of the second pulse transformer and the diode are connected in series with control input optional about a switching element, a third capacitor is connected parallel to the secondary winding of the third pulse transformer, one of their connection points is connected to the connection point of the ends of the primary windings of the second and third pulse transformers and to the inner conductor of the forming line, and the other to the control electrode of the three-electrode spark gap the control electrode of this arrester is built into the high-potential electrode of the arrester, the inductive coupling winding with the secondary winding of the first pulse th transformer constructively positioned in the space between the outer and the inner conductors forming line, the inner conductor line is made hollow and this cavity houses all the other elements of said PTO.

Кроме того, в генератор введена индуктивность, в частности, переменная, включенная последовательно в цепь обмотки, индуктивно связанной со вторичной обмоткой первого импульсного трансформатора. In addition, an inductance is introduced into the generator, in particular, a variable, connected in series to the winding circuit inductively coupled to the secondary winding of the first pulse transformer.

Наконец, в генератор введен двухэлектродный разрядник, включенный между выходным контактом узла отбора мощности высокого напряжения и управляющим электродом трехэлектродного разрядника. Finally, a two-electrode spark gap is inserted into the generator, connected between the output terminal of the high-voltage power take-off unit and the control electrode of the three-electrode gap.

Введение в прототип второго варианта изобретения узла отбора мощности высокого напряжения в предложенном виде обеспечивает срабатывание разрядника в выбираемый разработчиком схемы момент времени как непосредственно перед достижением максимального напряжения на втором накопительном конденсаторе, так и непосредственно после или в промежуточные между указанными моменты времени путем установления требуемой постоянной времени цепи заряда второго конденсатора. Это является новым техническим результатом предложенного технического решения и свидетельствует о соответствии его критерию изобретательского уровня. Introduction to the prototype of the second embodiment of the invention, the high-voltage power take-off unit in the proposed form ensures that the arrester operates at a point in time selected by the circuit designer, either immediately before reaching the maximum voltage at the second storage capacitor, or immediately after or in between the indicated time points by setting the required time constant charge circuit of the second capacitor. This is a new technical result of the proposed technical solution and indicates compliance with the criterion of inventive step.

Выбором постоянной времени заряда второго конденсатора устанавливают момент срабатывания разрядника непосредственно перед или прямо в момент достижения напряжением на емкости формирующей линии максимального значения напряжений. В результате сокращается время воздействия высокого напряжения на изоляцию генератора, повышается надежность его работы и обеспечивается реализация максимально высокого выходного напряжения для используемого вида изоляции, то-есть увеличивается амплитуда выходного напряжения при повышении надежности работы генератора. The choice of the constant time of the charge of the second capacitor sets the moment of operation of the spark gap immediately before or right at the moment the voltage on the capacitance of the forming line reaches the maximum voltage value. As a result, the time of exposure to high voltage on the insulation of the generator is reduced, the reliability of its operation is increased, and the maximum output voltage for the type of insulation used is realized, that is, the amplitude of the output voltage increases with an increase in the reliability of the generator.

Наличие индуктивной связи между цепью разряда первого накопительного конденсатора и цепью заряда второго конденсатора повышает постоянство временных соотношений между зарядом емкости формирующей линии и зарядом второго конденсатора, так как цепь заряда емкости линии тоже индуктивно связана с цепью разряда первой накопительной емкости. В то же время заряд емкости формирующей линии определяет нарастание напряжения на ней до требуемой величины, по достижении которой должен начаться разряд этой емкости через разрядник и нагрузку, а заряд второго конденсатора определяет момент срабатывания разрядника. Указанная требуемая величина напряжения на емкости линии равна величине амплитуды импульса генератора. Т.е. постоянство вышеуказанных временных соотношений обеспечивает стабильность величины амплитуды выходного импульса генератора. The presence of an inductive coupling between the discharge circuit of the first storage capacitor and the charge circuit of the second capacitor increases the constancy of the time relationships between the charge of the capacitance of the forming line and the charge of the second capacitor, since the charge circuit of the line capacitance is also inductively coupled to the discharge circuit of the first storage capacitor. At the same time, the charge of the capacitance of the forming line determines the increase in voltage on it to the required value, upon reaching which the discharge of this capacitance through the arrester and the load should begin, and the charge of the second capacitor determines the moment of operation of the arrester. The indicated required voltage value on the line capacitance is equal to the amplitude value of the generator pulse. Those. the constancy of the above time relationships ensures the stability of the amplitude of the output pulse of the generator.

Размещение управляющего электрода разрядника генератора в высокопотенциальном электроде этого разрядника обеспечивает форсирование процесса искрообразования и, соответственно, уменьшение длительности фронта выходного импульса. Placing the control electrode of the spark gap of the generator in the high potential electrode of this spark gap provides forcing the sparking process and, accordingly, reducing the duration of the front of the output pulse.

Кроме того, введение в генератор индуктивности (в частности переменной), включенной последовательно в цепь первой обмотки, обеспечивает возможность установки (или регулировки) необходимого момента времени срабатывания разрядника в процессе настройки генератора. In addition, the introduction into the generator of inductance (in particular, a variable), connected in series in the circuit of the first winding, provides the ability to set (or adjust) the required time of the spark gap during the generator setup.

Наконец, введение в генератор двухэлектродного разрядника, включенного между выходным контактом узла отбора мощности высокого напряжения и управляющим трехэлектродного разрядника, приводит к уменьшению длительности фронта импульса, запускающего управляемый разрядник, ускорению его запуска и к соответствующему уменьшению фронта выходного импульса генератора. Finally, the introduction into the generator of a two-electrode spark gap connected between the output terminal of the high-voltage power take-off unit and the control of the three-electrode spark gap leads to a decrease in the duration of the pulse front that triggers the controlled spark gap, to accelerate its start, and to a corresponding decrease in the front of the generator output pulse.

Единство изобретательского замысла первого и второго вариантов изобретения обусловлено применением в них одного и того же узла отбора мощности высокого напряжения для обеспечения срабатывания управляемого разрядника с достижением одинакового нового технического результата. При этом оба варианта изобретения обеспечивают совпадающий технический эффект в части повышения рабочего значения амплитуды выходных импульсов при одновременном повышении надежности работы генератора. The unity of the inventive concept of the first and second variants of the invention is due to the use of the same high-voltage power take-off unit in them to ensure the operation of a controlled arrester with the same new technical result. In this case, both variants of the invention provide the same technical effect in terms of increasing the working value of the amplitude of the output pulses while increasing the reliability of the generator.

Изобретение поясняется чертежами:
На фиг. 1 представлена электрическая схема первого варианта изобретения при параллельном соединении второго накопительного конденсатора со вторичной обмоткой первого импульсного трансформатора: на фиг. 2 - выполнение части электрической схемы первого варианта изобретения при последовательном соединении второго накопительного конденсатора со вторичной обмоткой первого импульсного трансформатора; на фиг. 3 - электрическая схема второго варианта изобретения; на фиг. 4 - эпюры напряжений (токов) на элементах схемы, где t - время, Ux (Ix) - напряжение (ток) на элементе (через элемент) с номером x схемы генератора. Uф.л - напряжение на емкости формирующей линии генератора по второму варианту изобретения. Uк-а - напряжение между катодом и анодом во втором варианте изобретения.
The invention is illustrated by drawings:
In FIG. 1 is an electrical diagram of a first embodiment of the invention when the second storage capacitor is connected in parallel with the secondary winding of the first pulse transformer: in FIG. 2 - implementation of part of the electrical circuit of the first embodiment of the invention in series connection of the second storage capacitor with the secondary winding of the first pulse transformer; in FIG. 3 is an electrical diagram of a second embodiment of the invention; in FIG. 4 - diagrams of voltages (currents) on circuit elements, where t is time, U x (I x ) is voltage (current) on the element (through the element) with number x of the generator circuit. U f l - voltage on the capacitance of the forming line of the generator according to the second embodiment of the invention. U to - the voltage between the cathode and the anode in the second embodiment of the invention.

Генератор импульсов высокого напряжения по первому варианту изобретения (фиг. 1) содержит основной первый импульсный трансформатор 1 с сердечником 2 (трансформатор Тесла). Параллельно первичной обмотке 3 трансформатора 1 включены последовательно соединенные первый накопительный конденсатор 4 и коммутирующий элемент 5 (управляемый тиристор). Контакты конденсатора 4 являются входными контактами 6 и 7 генератора. Вторичная обмотка 8 первого импульсного трансформатора 1 в точках схемы 9 и 10 соединена параллельно со вторым накопительным конденсатором 11. Входной контакт 6 и точка схемы 9 соединены с корпусом генератора. Точка схемы 10 соединена с высокопотенциальными рабочими электродами 12 и 13 управляемых трехэлектродных разрядников 14 и 15, другие рабочие электроды 16 и 17 которых в точке схемы 18 соединены с выходным контактом 19 генератора. Выходной контакт 20 генератора соединен с точкой схемы 9. С выходом генератора соединена нагрузка 21, включенная, таким образом, параллельно второму накопительному конденсатору 11 через рабочие контакты разрядников 14 и 15. The high voltage pulse generator according to the first embodiment of the invention (Fig. 1) comprises a main first pulse transformer 1 with a core 2 (Tesla transformer). Parallel to the primary winding 3 of the transformer 1, a first storage capacitor 4 and a switching element 5 (controlled thyristor) are connected in series. The contacts of the capacitor 4 are the input contacts 6 and 7 of the generator. The secondary winding 8 of the first pulse transformer 1 at the points of the circuit 9 and 10 is connected in parallel with the second storage capacitor 11. The input terminal 6 and the point of the circuit 9 are connected to the generator housing. The point of the circuit 10 is connected to high-potential working electrodes 12 and 13 of the controlled three-electrode arresters 14 and 15, the other working electrodes 16 and 17 of which at the point of the circuit 18 are connected to the output terminal 19 of the generator. The output contact 20 of the generator is connected to the point of the circuit 9. A load 21 is connected to the output of the generator, which is thus connected in parallel with the second storage capacitor 11 through the working contacts of the arresters 14 and 15.

Узел 22 отбора мощности высокого напряжения содержит первую обмотку 23, индуктивно соединенную через сердечник 2 с первичной обмоткой 3 первого импульсного трансформатора 1. Параллельно первой обмоткой 23 включены последовательно соединенные четвертый конденсатор 24, вторая обмотка 25 и переменная индуктивность 26. Параллельно последовательно соединенным четвертому конденсатору 24 и второй обмотке 25 включены последовательно соединенные дополнительный коммутирующий элемент - управляемый тиристор 27 и первичная обмотка 28 второго импульсного трансформатора 29 (также трансформатора Тесла). Свободные концы последовательно соединенных третьей обмотки 30 и диода 31 соединены с управляющим входом (контакты 32 и 33) дополнительного коммутирующего элемента (тиристора) 27, а параллельно вторичной обмотке 34 второго импульсного трансформатора 29 включен третий конденсатор 35. Одна точка 36 соединения между собой вторичной обмотки 34 и конденсатора 35 соединена с точкой 37 соединения концов первой обмотки 23, второй обмотки 25 и первичной обмотки 28 импульсного трансформатора 29. Указанные точки 36 и 37 соединены также с вышеуказанной точкой 10 схемы. Точка 38 соединения между собой других концов вторичной обмотки 34 второго импульсного трансформатора 29 и конденсатора 35 соединена с рабочим электродом 39 двухэлектродного разрядника 40. Второй рабочий электрод 41 разрядника 40 является выходным контактом 42 узла 22 отбора мощности высокого напряжения и соединен с управляющими электродами 43 и 44 разрядников 14 и 15. The high voltage power take-off unit 22 comprises a first winding 23 inductively connected through a core 2 to a primary winding 3 of the first pulse transformer 1. In parallel with the first winding 23, a fourth capacitor 24, a second winding 25 and a variable inductance 26 are connected in parallel. A fourth capacitor 24 is connected in series and the second winding 25 included in series connected additional switching element - controlled thyristor 27 and the primary winding 28 of the second pulse transformer 29 (also Tesla transformer). The free ends of the third winding 30 and the diode 31 connected in series are connected to the control input (contacts 32 and 33) of the additional switching element (thyristor) 27, and a third capacitor 35 is connected in parallel with the secondary winding 34 of the second pulse transformer 29. One point 36 of the connection of the secondary winding 34 and the capacitor 35 is connected to the connection point 37 of the ends of the first winding 23, the second winding 25 and the primary winding 28 of the pulse transformer 29. These points 36 and 37 are also connected to the above point 10 of the circuit . The point 38 of interconnecting the other ends of the secondary winding 34 of the second pulse transformer 29 and the capacitor 35 is connected to the working electrode 39 of the two-electrode spark gap 40. The second working electrode 41 of the spark gap 40 is the output terminal 42 of the high voltage power take-off unit 22 and is connected to the control electrodes 43 and 44 Arrester 14 and 15.

Вторая обмотка 25 и третья обмотка 30 образуют импульсный повышающий трансформатор 80 с насыщающимся сердечником 81. The second winding 25 and the third winding 30 form a pulse boost transformer 80 with a saturable core 81.

Частью узла 22 отбора мощности высокого напряжения является блок 47 (показан штрих-пунктиром на фиг. 1 и 3), в который включены элементы генератора с номерами 24-41 и 45-46, конструктивно не связанные с другими элементами генератора. В блок 47 не входит первая обмотка 23, конструктивно связанная с сердечником 2 импульсного трансформатора 1. Таким образом, блок 47 может быть конструктивно отнесен от других элементов схемы генератора, что используется во втором варианте изобретения. Выход 42 блока 22 является также выходом блока 47. Part of the high voltage power take-off unit 22 is block 47 (shown by a dashed line in Figs. 1 and 3), which includes generator elements with numbers 24-41 and 45-46, structurally not connected with other elements of the generator. Block 47 does not include the first winding 23, which is structurally connected with the core 2 of the pulse transformer 1. Thus, block 47 can be structurally assigned to other elements of the generator circuit, which is used in the second embodiment of the invention. The output 42 of block 22 is also the output of block 47.

Двухэлектродный разрядник 40 может отсутствовать в рассмотренной схеме (фиг. 1) генератора, переменная индуктивность 26 может быть исключена из схемы или заменена на постоянную с требуемой величиной индуктивности. Генератор может иметь только один из управляемых трехэлектродных разрядников (14 и 15) или иметь их более трех. Для согласования режимов работы диода 31 и управляемого тиристора 27 в схеме показаны необязательные элементы: между контактами 32, 33 тиристора 27 включен резистор 45, а между диодом 31 и контактом 32 этого тиристора - резистор 46. A two-electrode spark gap 40 may be absent in the considered circuit (Fig. 1) of the generator, the variable inductance 26 may be excluded from the circuit or replaced with a constant with the desired value of the inductance. The generator can have only one of the controlled three-electrode arresters (14 and 15) or have more than three of them. To coordinate the operating modes of the diode 31 and the controlled thyristor 27, the diagram shows optional elements: a resistor 45 is connected between the contacts 32, 33 of the thyristor 27, and a resistor 46 between the diode 31 and the contact 32 of this thyristor.

В другом исполнении первого варианта изобретения (фиг. 2) второй накопительный конденсатор 48 включен последовательно со вторичной обмоткой 8 импульсного трансформатора 1 и нагрузкой 21. Параллельно обмотке 8 включен управляемый разрядник 49 с двумя рабочими контактами 50 и 51. Управляющий контакт 52 разрядника 49 соединен с выходным контактом 42 узла 22 отбора мощности высокого напряжения. Параллельно обмотке 8 может быть включено несколько разрядников аналогично разряднику 49. In another embodiment of the first embodiment of the invention (Fig. 2), the second storage capacitor 48 is connected in series with the secondary winding 8 of the pulse transformer 1 and the load 21. In parallel with the winding 8, a controlled arrester 49 is connected with two working contacts 50 and 51. The control contact 52 of the arrester 49 is connected to output terminal 42 of the high voltage power take-off unit 22. In parallel with the winding 8, several arresters can be switched on similarly to the spark gap 49.

В качестве каждого из управляемых трехэлектродных разрядников 14, 15 или 49 может быть использован, например, тригатронный разрядник, описанный в вышеуказанном источнике 3). Управляющий электрод 43, 44 или 52 каждого из указанных разрядников при этом встроен в соответствующий высокопотенциальный рабочий электрод 12, 13 или 50. As each of the controlled three-electrode arresters 14, 15 or 49, for example, the trigatron spark gap described in the above source 3) can be used. The control electrode 43, 44 or 52 of each of these arresters is integrated in the corresponding high-potential working electrode 12, 13 or 50.

При необходимости с корпусом генератора может быть соединена не точка 9 на фиг. 1, 2, а точка 10. If necessary, not point 9 in FIG. 1, 2, and point 10.

Во втором варианте изобретения, показанном на фиг. 3, генератор импульсов высокого напряжения содержит размещенный в цилиндрическом металлическом корпусе 53 первый импульсный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом, встроенный в коаксиальную формирующую линию. Внешним проводником формирующей линии является корпус 53 генератора. Внутренний проводник 54 формирующей линии размещен по оси корпуса 53 с помощью изоляторов 55 и 56. Емкость формирующей линии между ее внешним 53 и внутренним 54 проводниками играет роль второго накопительного конденсатора 11 в первом варианте изобретения. In the second embodiment of the invention shown in FIG. 3, the high-voltage pulse generator comprises a first pulsed transformer with an open magnetic circuit located in a cylindrical metal housing 53, integrated in a coaxial forming line. The outer conductor of the forming line is the housing 53 of the generator. The inner conductor 54 of the forming line is placed along the axis of the housing 53 using insulators 55 and 56. The capacity of the forming line between its outer 53 and inner 54 conductors plays the role of the second storage capacitor 11 in the first embodiment of the invention.

Внешняя часть 57 разомкнутого магнитопровода размещена на внутренней поверхности внешнего проводника 53 формирующей линии, а внутренняя часть 58 расположена на внешней поверхности внутреннего проводника 54 формирующей линии. Первичная обмотка 59 первого импульсного трансформатора расположена вблизи внутренней поверхности внешнего проводника 53 формирующей линии и соединена с ним одним концом (соединение на чертеже не показано). Другой конец первичной обмотки 59 через высоковольтный ввод 60 соединен с выводом коммутирующего элемента 5, второй вывод которого через первый накопительный конденсатор 4 соединен с корпусом 53 генератора. Каждая из обкладок конденсатора 4 соединена с одной из клемм 6 и 7, являющихся входом генератора. Вторичная обмотка 61 первого импульсного трансформатора размещена между внешним 53 и внутренним 54 проводниками формирующей линии, в данном примере - на конусном каркасе (на чертеже не показан). Обмотка 61 соединена одним концом с внутренним 53, другим - с внешним проводником 54 линии (на чертеже не показано). Внутренняя полость 62 генератора может быть заполнена диэлектрической жидкостью, например, трансформаторным маслом (на чертеже не обозначено). The outer part 57 of the open magnetic circuit is located on the inner surface of the outer conductor 53 of the forming line, and the inner part 58 is located on the outer surface of the inner conductor 54 of the forming line. The primary winding 59 of the first pulse transformer is located near the inner surface of the outer conductor 53 of the forming line and is connected to it at one end (connection is not shown in the drawing). The other end of the primary winding 59 through a high-voltage input 60 is connected to the output of the switching element 5, the second output of which through the first storage capacitor 4 is connected to the housing 53 of the generator. Each of the plates of the capacitor 4 is connected to one of the terminals 6 and 7, which are the input of the generator. The secondary winding 61 of the first pulse transformer is placed between the outer 53 and inner 54 conductors of the forming line, in this example, on the conical frame (not shown). The coil 61 is connected at one end to the inner 53, the other to the external conductor 54 of the line (not shown). The internal cavity 62 of the generator may be filled with dielectric fluid, for example, transformer oil (not indicated in the drawing).

Внешняя 57 и внутренняя 58 части разомкнутого магнитопровода, первичная обмотка 59 первого импульсного трансформатора и обмотка 23 имеют цилиндрическую форму, а вторичная обмотка 61 - коническую, показаны эти элементы на фиг. 3 условно, чтобы не усложнять чертеж
Выходящий за пределы полости 62 конец внутреннего проводника формирующей линии является высокопотенциальным рабочим электродом 63 управляемого трехэлектродного газового разрядника 64. Металлический корпус 65 разрядника 64 соединен фланцем 66 с корпусом 53 генератора. Другой рабочий электрод 67 разрядника 64 и корпус 53 (65) являются выходными контактами генератора. Нагрузкой генератора в рассматриваемом применении является сопротивление между катодом 68 и анодом 69, находящимися в вакуумируемой полости 70, образованной металлическим кожухом 71, закрепленным на корпусе 65 разрядника 64. Катод 68 является продолжением рабочего электрода 67 разрядника 64, входящим в вакуумируемую полость 70 и закрепленным в ней с помощью изоляторов 72 и 73. Анод 69 выполнен из металлической фольги для вывода образующегося на катоде пучка электронов в атмосферное пространство для его последующего использования. Генератор с указанной нагрузкой представляет собой импульсный ускоритель электронов.
The outer 57 and inner 58 parts of the open magnetic circuit, the primary winding 59 of the first pulse transformer and the winding 23 are cylindrical, and the secondary winding 61 is conical, these elements are shown in FIG. 3 conditionally so as not to complicate the drawing
The end of the inner conductor of the forming line extending beyond the cavity 62 is a high-potential working electrode 63 of the controlled three-electrode gas spark gap 64. The metal housing 65 of the spark gap 64 is connected by a flange 66 to the generator housing 53. Another working electrode 67 of the arrester 64 and the housing 53 (65) are the output contacts of the generator. The generator load in this application is the resistance between the cathode 68 and the anode 69 located in the evacuated cavity 70 formed by a metal casing 71, mounted on the housing 65 of the arrester 64. The cathode 68 is a continuation of the working electrode 67 of the arrester 64, which enters the evacuated cavity 70 and is fixed in it with the help of insulators 72 and 73. The anode 69 is made of metal foil for outputting the electron beam formed at the cathode into the atmospheric space for its subsequent use. A generator with the indicated load is a pulsed electron accelerator.

Во внутреннем проводнике 54 формирующей линии выполнена полость 74 (фиг. 3). В этой полости размещен показанный на фиг. 1 блок 47, являющийся частью узла 22 отбора мощности высокого напряжения. В высокопотенциальном рабочем электроде 63 разрядника 64 размещен управляющий электрод 75, соединенный с выходом 42 блока 47. На внешней поверхности внутреннего проводника 54 формирующей линии размещена входящая в узел 22 первая обмотка 23, одним концом соединенная с этим проводником (не показано). Другой конец обмотки 23 через изоляционный ввод 76 соединен проводником 77 с индуктивностью 26 блока 47 (фиг. 3 и 1). Точка 37 блока 47 проводником 78 соединена с внутренним проводником 54 формирующей линии. В рассмотренной конструкции второго варианта генератора электрод 54 формирующей линии электрически эквивалентен соединенным между собой точкам 37 и 10 схемы первого варианта, показанной на фиг. 1. Внутренняя 58 и внешняя 57 части магнитопровода во втором варианте изобретения играют роль сердечника 2 первого варианта. A cavity 74 is made in the inner conductor 54 of the forming line (Fig. 3). The cavity shown in FIG. 1 block 47, which is part of the high voltage power take-off unit 22. In the high-potential working electrode 63 of the arrester 64, a control electrode 75 is placed, connected to the output 42 of the block 47. On the outer surface of the inner conductor 54 of the forming line, a first winding 23 entering the assembly 22 is placed at one end connected to this conductor (not shown). The other end of the winding 23 through the insulating input 76 is connected by a conductor 77 to the inductance 26 of the block 47 (Fig. 3 and 1). Point 37 of block 47 by conductor 78 is connected to the inner conductor 54 of the forming line. In the considered construction of the second embodiment of the generator, the electrode of the forming line 54 is electrically equivalent to the interconnected points 37 and 10 of the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1. The inner 58 and outer 57 parts of the magnetic circuit in the second embodiment of the invention play the role of the core 2 of the first embodiment.

Для сообщения полости 62 корпуса 53 с атмосферой служат патрубки 78. Узлы продувки рабочего газа в разряднике 64 и вакуумирования полости 70 на чертеже не показаны. Обмотка 23 может быть расположена в любом месте по длине внутреннего проводника 54 формирующей линии. For communication of the cavity 62 of the housing 53 with the atmosphere, nozzles 78 are used. Nodes of purging the working gas in the arrester 64 and evacuating the cavity 70 are not shown in the drawing. The winding 23 can be located anywhere along the length of the inner conductor 54 of the forming line.

Описанный генератор импульсов высокого напряжения по первому или второму варианту может быть использован в качестве источника питания газоразрядного лазера импульсно-периодического действия. При этом в первом варианте изобретения в качестве газоразрядной камеры лазера используется один из управляемых разрядников (14 или 15 на фиг. 1 или 49 на фиг. 2), выходные контакты 19 - 20 закорачиваются. Во втором варианте изобретения (фиг. 3) роль газоразрядной камеры лазера в таком случае играет управляемый разрядник 64, а электрод 67 соединен с корпусом 53 генератора. В указанных случаях электродам и корпусу управляемого разрядника придается соответствующая форма, в корпусе разрядника выполняется окно для вывода излучения (не показано). При этом нагрузка 21 генератора является нулевой и роль фактической нагрузки генератора играет управляемый разрядник. The described high-voltage pulse generator according to the first or second embodiment can be used as a power source for a pulse-periodic discharge gas laser. Moreover, in the first embodiment of the invention, one of the controlled arresters (14 or 15 in Fig. 1 or 49 in Fig. 2) is used as the gas discharge chamber of the laser, and the output contacts 19 - 20 are short-circuited. In the second embodiment of the invention (Fig. 3), the role of the gas discharge chamber of the laser in this case is played by a controlled arrester 64, and the electrode 67 is connected to the housing 53 of the generator. In these cases, the electrodes and the casing of the controlled arrester are given the corresponding shape, a window for outputting radiation (not shown) is made in the casing of the arrester. In this case, the generator load 21 is zero and the controlled spark gap plays the role of the actual generator load.

Генератор по первому варианту (фиг. 1) работает следующим образом. The generator according to the first embodiment (Fig. 1) works as follows.

К моменту времени t1 (фиг. 4) первый накопительный конденсатор 4 заряжен напряжением, подаваемым на вход генератора с первичного источника (не показан). Коммутирующий элемент 5 (управляемый тиристор) при этом закрыт. В момент времени t1 коммутирующий элемент 5 открывается сигналом от схемы управления (не показана), конденсатор 4 начинает разряжаться через первичную обмотку 3 первого импульсного повышающего трансформатора Тесла 1, напряжение U4 на конденсаторе 4 уменьшается.By time t 1 (Fig. 4), the first storage capacitor 4 is charged with voltage supplied to the generator input from a primary source (not shown). The switching element 5 (controlled thyristor) is closed. At time t 1, the switching element 5 is opened by a signal from a control circuit (not shown), the capacitor 4 begins to discharge through the primary winding 3 of the first pulse step-up transformer Tesla 1, the voltage U 4 on the capacitor 4 decreases.

Одновременно начинается заряд второго накопительного конденсатора 11, включенного параллельно вторичной обмотке 8 того же трансформатора 1 (напряжение U11).At the same time, the charge of the second storage capacitor 11 starts, connected in parallel with the secondary winding 8 of the same transformer 1 (voltage U 11 ).

В это же время начинается резонансный заряд четвертого конденсатора 24 (U24) в результате действия электродвижущей силы (ЭДС), возникающей в первой обмотке 23 трансформатора 1. Появляется и начинает нарастать ток заряда (I24) конденсатора 24, протекающий через обмотку 23 и обмотку 25 повышающего трансформатора 80 с насыщающимся сердечником 81. Ток I24, достигнув максимального положительного значения, затем уменьшается, достигая нулевого значения в момент времени t2. Во время этого процесса четвертый конденсатор 24 заряжается до максимального значения, а затем, в момент времени t2, начинает разряжаться через индуктивность 26 и обмотку 23. Ток I24 при этом меняет свое направление, переходя через нулевое значение.At the same time, the resonant charge of the fourth capacitor 24 (U 24 ) begins as a result of the action of an electromotive force (EMF) arising in the first winding 23 of the transformer 1. A charge current (I 24 ) of the capacitor 24 appears and starts to increase, flowing through the winding 23 and the winding 25 of step-up transformer 80 with a saturable core 81. Current I 24 , having reached the maximum positive value, then decreases, reaching zero at time t 2 . During this process, the fourth capacitor 24 is charged to its maximum value, and then, at time t 2 , it starts to discharge through inductance 26 and winding 23. The current I 24 changes its direction, passing through a zero value.

В момент времени t2, при изменении направления тока I24, на вторичной обмотке 30 трансформатора 80 с насыщающимся сердечником 81 возникает положительный импульс напряжения, передающийся через диод 31 на резистивный делитель напряжения 46 и 45. На резисторе 45 выделяется положительный импульс напряжения U45, открывающий управляемый тиристор 27. Начинается разряд конденсатора 24 через тиристор 27 и первичную обмотку 28 второго импульсного повышающего трансформатора Тесла 29. При этом под действием ЭДС вторичной обмотки 34 трансформатора 29 начинается заряд третьего конденсатора 35 (U35). По достижении напряжением U35 в момент времени t3 величины, достаточной для срабатывания двухэлектродного разрядника 40, последний срабатывает и на выходе 42 блока 47 (и, соответственно, узла 22) возникает импульс напряжения U42. По окончании разряда конденсатора 24 тиристор 27 возвращается в закрытое состояние.At time t 2 , when the current direction I 24 changes, a positive voltage pulse appears on the secondary winding 30 of the transformer 80 with saturable core 81, transmitted through the diode 31 to the resistive voltage divider 46 and 45. A positive voltage pulse U 45 is allocated to the resistor 45 , opening controlled thyristor 27. The discharge of the capacitor 24 through the thyristor 27 and the primary winding 28 of the second pulse step-up transformer Tesla 29 begins. Under the influence of the EMF of the secondary winding 34 of the transformer 29 aryad third capacitor 35 (U 35). When the voltage U 35 at time t 3 reaches a value sufficient to operate the two-electrode spark gap 40, the latter is triggered and the voltage pulse U 42 occurs at the output 42 of the block 47 (and, accordingly, the node 22). At the end of the discharge of the capacitor 24, the thyristor 27 returns to the closed state.

Повышающий трансформатор 80 обеспечивает при небольшом токе разряда конденсатора 24 формирование в момент времени t2 положительного импульса напряжения на вторичной обмотке 30, достаточного для надежного открывания тиристора 27. Использование насыщающегося сердечника 81 ограничивает амплитуду отрицательного импульса (не показан), возникающего на вторичной обмотке 30 трансформатора 80 в момент времени t1. Это предотвращает возможный в противном случае пробой диода 31 и тиристора 27, находящихся в закрытом состоянии.The step-up transformer 80 provides at a small discharge current of the capacitor 24 the formation at time t 2 of a positive voltage pulse on the secondary winding 30, sufficient for reliable opening of the thyristor 27. The use of a saturable core 81 limits the amplitude of the negative pulse (not shown) that occurs on the secondary winding 30 of the transformer 80 at time t 1 . This prevents otherwise possible breakdown of the diode 31 and thyristor 27, which are in the closed state.

К моменту времени t3 второй накопительный конденсатор 11 уже заряжен (U11) до максимального значения или достаточно близкого к нему, что определяется выбором временных соотношений между вышеописанными процессами при расчете и конструировании генератора. Между рабочими электродами 12 и 16 управляемого разрядника 14 (и между электродами 13 и 17 параллельно включенного разрядника 15) действует высокое напряжение U11. Импульс напряжения U35 с выхода 42 узла 22 появляется на управляющем электроде 43 разрядника 14 (и электроде 44 разрядника 15) и вызывает срабатывание управляемого разрядника 14 (и 15). Второй накопительный конденсатор 11 разряжается через разрядник 14 (и 15) на нагрузку 21, на клеммах 19 и 20 и нагрузке появляется выходной импульс генератора U21.By time t 3, the second storage capacitor 11 is already charged (U 11 ) to a maximum value or close enough to it, which is determined by the choice of time relationships between the above processes in the calculation and design of the generator. Between the working electrodes 12 and 16 of the controlled arrester 14 (and between the electrodes 13 and 17 of the parallel connected arrester 15), a high voltage U 11 acts. The voltage pulse U 35 from the output 42 of the node 22 appears on the control electrode 43 of the arrester 14 (and the electrode 44 of the arrester 15) and causes the controlled arrester 14 (and 15) to operate. The second storage capacitor 11 is discharged through the spark gap 14 (and 15) to the load 21, the output pulse of the generator U 21 appears at the terminals 19 and 20 and the load.

По окончании разряда первого накопительного конденсатора 4 управляемый тиристор 5 переходит в закрытое состояние, после чего снова производится заряд конденсатора 4 (на фиг. 4 не показано) и схема генератора готова к новому циклу работы. At the end of the discharge of the first storage capacitor 4, the controlled thyristor 5 goes into the closed state, after which the capacitor 4 is again charged (not shown in Fig. 4) and the generator circuit is ready for a new operation cycle.

В исполнении генератора, показанном на фиг. 2, т.е. при включении второго накопительного конденсатора 48 последовательно со вторичной обмоткой 8 импульсного трансформатора 1, заряд этого конденсатора производится через нагрузку 21 генератора, а разряд - через разрядник 49 и нагрузку 21, обеспечивая появление выходного импульса генератора. Полярность напряжения на нагрузке 21 при этом противоположна показанной на фиг. 1 и 4. In the embodiment of the generator shown in FIG. 2, i.e. when you turn on the second storage capacitor 48 in series with the secondary winding 8 of the pulse transformer 1, the charge of this capacitor is produced through the load 21 of the generator, and the discharge through the spark gap 49 and the load 21, providing the appearance of the output pulse of the generator. The voltage polarity at the load 21 is then the opposite of that shown in FIG. 1 and 4.

При отсутствии в схеме генератора двухэлектродного разрядника 40 точка 38 схемы соединена с выходом 42 блока 47 и узла 22. В этом случае на управляющих электродах разрядников 14, 15 (фиг. 1) и разрядника 49 (фиг. 2) действует непосредственно напряжение U35 с конденсатора 35 и вызывает срабатывание этих разрядников по достижении указанным напряжением заданной величины.If there is no two-electrode spark gap 40 in the generator circuit, point 38 of the circuit is connected to the output 42 of block 47 and node 22. In this case, the voltage U 35 s acts directly on the control electrodes of the spark gap 14, 15 (Fig. 1) and spark gap 49 (Fig. 2) capacitor 35 and causes the operation of these arresters when the specified voltage reaches a predetermined value.

Повышением величины переменной индуктивности 26 обеспечивают увеличение времени заряда четвертого конденсатора 24 и отодвигают начало его разряда и момент перехода значения тока I24 через нулевое значение. Соответственно сдвигается вправо момент появления импульса напряжения U45 (

Figure 00000002
вместо t2 на фиг. 4, сдвинутые импульсы показаны пунктиром). Это вызывает соответствующее перемещение (
Figure 00000003
вместо t3) момента времени появления импульса напряжения U42 на выходе узла 22, а соответственно, момента срабатывания управляемых разрядников (14, 15 49 и 64) и момента появления выходного импульса генератора (U21 и Uк-а). При уменьшении величины индуктивности 26 время заряда емкости 24 уменьшается, что вызывает соответственно более раннее срабатывание управляемого разрядника. Так производится регулировка необходимого момента времени срабатывания управляемых разрядников в процессе настройки генератора.Increasing the magnitude of the variable inductance 26 provide an increase in the charge time of the fourth capacitor 24 and postpone the beginning of its discharge and the moment of transition of the current value I 24 through the zero value. Accordingly, the moment of occurrence of the voltage pulse U 45 (
Figure 00000002
instead of t 2 in FIG. 4, the shifted pulses are shown by the dotted line). This causes a corresponding move (
Figure 00000003
instead of t 3 ) the time of the appearance of the voltage pulse U 42 at the output of the node 22, and, accordingly, the time of operation of the controlled arrester (14, 15 49 and 64) and the moment of the appearance of the output pulse of the generator (U 21 and U to-a ). With a decrease in the inductance 26, the charge time of the capacitance 24 decreases, which causes a correspondingly earlier operation of the controlled arrester. This is how to adjust the required time of operation of the controlled arrester in the process of tuning the generator.

Генератор по второму варианту исполнения (фиг. 3) работает аналогично вышеописанному, с учетом следующих особенностей. Разряд первого накопительного конденсатора 4 на первичную обмотку 59 первого импульсного повышающего трансформатора Тесла обеспечивает заряд емкости формирующей линии (Uф.л на фиг. 4) и заряд емкости 24 в блоке 47 через первую обмотку 23, расположенную на внутреннем электроде 54 формирующей линии. Импульс напряжения U42 с выхода 42 блока 47 подается на управляющий электрод 75 разрядника 64 и открывает его, вызывая разряд емкости формирующей линии через рабочие электроды 63 и 67 разрядника 64 на нагрузку генератора, которой является в данном случае вакуумированный промежуток катод 68 - анод 69. Напряжение Uк-а является при этом выходным напряжением генератора. Наличие этого импульса напряжения вызывает появление на катоде 68 пучка электронов (не показан), который через фольговый анод 69 выводится в атмосферное пространство для использования.The generator according to the second embodiment (Fig. 3) works similarly to the above, taking into account the following features. The discharge of the first storage capacitor 4 to the primary winding 59 of the first pulsed step-up transformer Tesla provides a charge of the capacitance of the forming line (U f l in Fig. 4) and a charge of the capacitance 24 in block 47 through the first winding 23 located on the inner electrode 54 of the forming line. The voltage pulse U 42 from the output 42 of block 47 is supplied to the control electrode 75 of the arrester 64 and opens it, causing a discharge of the capacitance of the forming line through the working electrodes 63 and 67 of the arrester 64 to the generator load, which in this case is the evacuated gap cathode 68 - anode 69. The voltage U to and is the output voltage of the generator. The presence of this voltage pulse causes the appearance of an electron beam (not shown) at the cathode 68, which is discharged through the foil anode 69 into the atmospheric space for use.

Claims (7)

1. Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий первый импульсный трансформатор, параллельно первичной обмотке которого включены последовательно соединенные коммутирующий элемент и первый накопительный конденсатор, выводы которого являются входом генератора, параллельно вторичной обмотке первого импульсного трансформатора включен второй накопительный конденсатор, одна из точек соединения между собой вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и второго накопительного конденсатора соединена с высокопотенциальным рабочим электродом трехэлектродного управляемого разрядника, низкопотенциальный рабочий электрод которого и другая точка соединения между собой вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и второго накопительного конденсатора являются выходом генератора, при этом управляющий электрод трехэлектродного управляемого разрядника соединен с выходом узла отбора мощности высокого напряжения, включающего первую обмотку, третий конденсатор, вторую и третьи обмотки, индуктивно связанные между собой в присутствии сердечника, и диод, последовательно соединенный с третьей обмоткой, отличающийся тем, что в него введены дополнительный коммутирующий элемент, второй импульсный трансформатор и четвертый конденсатор, при этом первая обмотка индуктивно связана непосредственно с первичной обмоткой первого импульсного трансформатора, сердечник индуктивно связанных между собой второй и третьей обмоток выполнен насыщающимся, первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод первой обмотки соединен с первым выводом второй обмотки, вторые выводы указанных четвертого конденсатора и второй обмотки соединены между собой, параллельно с последовательно соединенными четвертым конденсатором и второй обмоткой включены последовательно соединенные дополнительный коммутирующий элемент и первичная обмотка второго импульсного трансформатора, последовательно соединенные третья обмотка и диод соединены с управляющим входом дополнительного коммутирующего элемента, а параллельно вторичной обмотке второго импульсного трансформатора включен третий конденсатор, точки соединения вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и третьего конденсатора являются выходом узла отбора мощности высокого напряжения. 1. A high voltage pulse generator containing a first pulse transformer, parallel to the primary winding of which are connected in series with a switching element and a first storage capacitor, the terminals of which are the input of the generator, parallel to the secondary winding of the first pulse transformer, a second storage capacitor is connected, one of the connection points between each other is secondary windings of the first pulse transformer and the second storage capacitor connected to high potential m the working electrode of a three-electrode controlled spark gap, the low-potential working electrode of which and the other connection point of the secondary winding of the first pulse transformer and the second storage capacitor are the output of the generator, while the control electrode of the three-electrode controlled spark gap is connected to the output of the high voltage power take-off unit including the first winding, the third capacitor, the second and third windings inductively coupled to each other in the presence of a core, and d iodine connected in series with the third winding, characterized in that an additional switching element, a second pulse transformer and a fourth capacitor are introduced into it, the first winding being inductively coupled directly to the primary winding of the first pulse transformer, the core of the second and third windings inductively connected together saturable, the first terminal of the first winding is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal of the first winding is connected to the first terminal of the second winding the currents, the second terminals of the indicated fourth capacitor and the second winding are connected to each other, in parallel with the fourth capacitor and the second winding connected in series, an additional switching element and the primary winding of the second pulse transformer are connected in series, the third winding and the diode are connected in series with the control input of the additional switching element, and parallel to the secondary winding of the second pulse transformer, the third capacitor is turned on, points the connections of the secondary winding of the second pulse transformer and the third capacitor are the output of the high voltage power take-off unit. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что управляющий электрод трехэлектродного управляемого разрядника встроен в высокопотенциальный рабочий электрод этого разрядника. 2. The generator according to claim 1, characterized in that the control electrode of the three-electrode controlled spark gap is built into the high potential working electrode of this spark gap. 3. Генератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в него введена катушка индуктивности, а первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом четвертого конденсатора через указанную катушку индуктивности. 3. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that the inductor is inserted into it, and the first terminal of the first winding is connected to the first terminal of the fourth capacitor through the specified inductor. 4. Генератор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что в него введен двухэлектродный разрядник, а управляющий электрод трехэлектродного управляемого разрядника соединен с выходом узла отбора мощности высокого напряжения через указанный двухэлектродный разрядник. 4. The generator according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that a two-electrode spark gap is introduced into it, and the control electrode of the three-electrode controlled spark gap is connected to the output of the high voltage power take-off unit through the specified two-electrode gap. 5. Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий первый импульсный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом, встроенный в коаксиальную формирующую линию, причем внешняя часть магнитопровода размещена вблизи или непосредственно на внешнем проводнике коаксиальной формирующей линии, а внутренняя совмещена с внутренним проводником коаксиальной формирующей линии, первичная обмотка первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом расположена вблизи внешнего проводника коаксиальной формирующей линии и соединена с ним одним концом, параллельно первичной обмотке первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом включены последовательно соединенные коммутирующий элемент и первый накопительный конденсатор, выводы которого являются входом генератора, вторичная обмотка первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом размещена между внешним и внутренним проводниками коаксиальной формирующей линии и соединена одним концом с внутренним, другим - с внешним проводником коаксиальной формирующей линии является высокопотенциальным рабочим электродом трехэлектродного управляемого разрядника, имеющего управляющий электрод, другой рабочий электрод этого разрядника и внешний проводник формирующей линии являются выходом генератора, отличающийся тем, что в генератор введен узел отбора мощности высокого напряжения, содержащий обмотку, индуктивно связанную с первичной обмоткой первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом, второй импульсный трансформатор с насыщающимся сердечником, третий импульсный трансформатор, второй и третий конденсаторы, дополнительный коммутирующий элемент и диод, при этом первый вывод обмотки, индуктивно связанной с первичной обмоткой первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом, соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вывод обмотки, индуктивно связанной с первичной обмоткой первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом, соединен с первым выводом первичной обмотки второго импульсного трансформатора, вторые выводы указанных второго конденсатора и первичной обмотки второго импульсного трансформатора соединены между собой, параллельно с последовательно соединенными вторым конденсатором и первичной обмоткой второго импульсного трансформатора включены последовательно соединенные дополнительный коммутирующий элемент и первичная обмотка третьего импульсного трансформатора, последовательно соединенные вторичная обмотка второго импульсного трансформатора и диод соединены с управляющим входом дополнительного коммутирующего элемента, параллельно вторичной обмотке третьего импульсного трансформатора включен третий конденсатор, первая точка соединения между собой вторичной обмотки третьего импульсного трансформатора и третьего конденсатора соединена с точкой соединения между собой концов первичных обмоток второго и третьего импульсных трансформаторов и с внутренним проводником коаксиальной формирующей линии, вторая точка соединения между собой вторичной обмотки третьего импульсного трансформатора и третьего конденсатора соединена с управляющим электродом трехэлектродного управляемого разрядника, причем управляющий электрод этого разрядника встроен в его высокопотенциальный рабочий электрод, обмотка, индуктивно связанная с первичной обмоткой первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом, конструктивно расположена в пространстве между внешним и внутренним проводниками коаксиальной формирующей линии, внутренний проводник коаксиальной формирующей линии выполнен полым и в этой полости размещены все остальные элементы указанного узла отбора мощности. 5. A high voltage pulse generator comprising a first pulse transformer with an open magnetic circuit integrated in a coaxial forming line, the external part of the magnetic circuit being placed close to or directly on the external conductor of the coaxial forming line, and the internal is aligned with the internal conductor of the coaxial forming line, the primary winding of the first pulse transformer with an open magnetic circuit is located near the outer conductor of the coaxial forming line and the connection on it with one end parallel to the primary winding of the first pulse transformer with an open magnetic circuit, series-connected switching element and a first storage capacitor are connected, the terminals of which are the input of the generator, the secondary winding of the first pulse transformer with an open magnetic circuit is placed between the external and internal conductors of the coaxial forming line and connected one end with the inner, the other with the outer conductor of the coaxial forming line is in a high-potential working electrode of a three-electrode controllable spark gap having a control electrode, another working electrode of this spark gap and an external conductor of the forming line are the output of the generator, characterized in that a high voltage power take-off unit is introduced into the generator, comprising a winding inductively connected to the primary winding of the first pulse transformer with open magnetic circuit, second pulse transformer with a saturable core, third pulse transformer, second and t third capacitors, an additional switching element and a diode, wherein the first terminal of the winding inductively coupled to the primary winding of the first pulse transformer with an open magnetic circuit is connected to the first terminal of the second capacitor, the second terminal of the winding inductively coupled to the primary winding of the first pulse transformer with an open magnetic circuit, connected to the first terminal of the primary winding of the second pulse transformer, the second terminals of the specified second capacitor and the primary winding of the second the pulse transformer are interconnected, in parallel with the second capacitor and the primary winding of the second pulse transformer connected in series, the additional switching element and the primary winding of the third pulse transformer are connected in series, the secondary winding of the second pulse transformer and the diode are connected to the control input of the additional switching element, parallel to the secondary winding of the third pulse transformer the third capacitor is turned on, the first connection point of the secondary winding of the third pulse transformer and the third capacitor is connected to the connection point of the ends of the primary windings of the second and third pulse transformers and the inner conductor of the coaxial forming line, the second connection point of the secondary winding of the third pulse transformer and the third capacitor is connected to the control electrode of a three-electrode controlled spark gap, and the control electron This spark gap is built into its high-potential working electrode, the winding inductively connected to the primary winding of the first pulse transformer with an open magnetic circuit is structurally located in the space between the external and internal conductors of the coaxial forming line, the internal conductor of the coaxial forming line is hollow, and all are placed in this cavity the remaining elements of the specified power take-off. 6. Генератор по п.5, отличающийся тем, что в него введена катушка индуктивности, а первый вывод обмотки, индуктивно связанной с первичной обмоткой первого импульсного трансформатора с разомкнутым магнитопроводом, соединен с первым выводом второго конденсатора через указанную катушку индуктивности. 6. The generator according to claim 5, characterized in that an inductor is inserted into it, and the first output of the winding inductively coupled to the primary winding of the first pulse transformer with an open magnetic circuit is connected to the first output of the second capacitor through the specified inductor. 7. Генератор по п.5 или 6, отличающийся тем, что в него введен двухэлектродный разрядник, а вторая точка соединения между собой вторичной обмотки третьего импульсного трансформатора и третьего конденсатора соединена с управляющим электродом трехэлектродного управляемого разрядника через указанный двухэлектродный разрядник. 7. The generator according to claim 5 or 6, characterized in that a two-electrode spark gap is introduced into it, and the second connection point between the secondary winding of the third pulse transformer and the third capacitor is connected to the control electrode of the three-electrode controlled spark gap through the specified two-electrode spark gap.
RU96113279A 1996-07-04 1996-07-04 High-voltage pulse generator (options) RU2111607C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113279A RU2111607C1 (en) 1996-07-04 1996-07-04 High-voltage pulse generator (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113279A RU2111607C1 (en) 1996-07-04 1996-07-04 High-voltage pulse generator (options)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2111607C1 true RU2111607C1 (en) 1998-05-20
RU96113279A RU96113279A (en) 1998-08-27

Family

ID=20182655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96113279A RU2111607C1 (en) 1996-07-04 1996-07-04 High-voltage pulse generator (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2111607C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2195766C2 (en) * 1999-09-09 2002-12-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Generator-former of electric pulses
RU2213400C1 (en) * 2002-02-01 2003-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро научного приборостроения Уральского отделения РАН Controlled discharge tube (alternatives)
RU2400928C1 (en) * 2009-09-22 2010-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) Generator of high-voltage pulses
RU2703966C1 (en) * 2016-05-04 2019-10-22 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Device for producing high-voltage pulse voltage
CN110943717A (en) * 2020-01-12 2020-03-31 陕西中控微脉智能科技有限公司 Pulse modulator
CN113871194A (en) * 2021-09-30 2021-12-31 中国人民解放军国防科技大学 Combined insulation method of high-voltage pulse transformer and high-voltage pulse transformer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Васильев В.В. и др. Пусковое устройство многоканального разрядника. Ж. "Приборы и техника эксперимента", 1988, N 6, с.99-102, рис.1. Загулов Ф.Я. и др. Импульсный сильноточный наносекундный ускоритель электронов с частотой срабатывания до 100 Гц. Ж. "Приборы и техника эксперимента", 1976, N 5, с.18-20. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2195766C2 (en) * 1999-09-09 2002-12-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Generator-former of electric pulses
RU2213400C1 (en) * 2002-02-01 2003-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро научного приборостроения Уральского отделения РАН Controlled discharge tube (alternatives)
RU2400928C1 (en) * 2009-09-22 2010-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) Generator of high-voltage pulses
RU2703966C1 (en) * 2016-05-04 2019-10-22 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Device for producing high-voltage pulse voltage
CN110943717A (en) * 2020-01-12 2020-03-31 陕西中控微脉智能科技有限公司 Pulse modulator
CN110943717B (en) * 2020-01-12 2024-05-14 陕西中控微脉智能科技有限公司 Pulse modulator
CN113871194A (en) * 2021-09-30 2021-12-31 中国人民解放军国防科技大学 Combined insulation method of high-voltage pulse transformer and high-voltage pulse transformer
CN113871194B (en) * 2021-09-30 2024-01-12 中国人民解放军国防科技大学 Combined insulation method of high-voltage pulse transformer and high-voltage pulse transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5138622A (en) Apparatus and method for generating high-power, high-voltage pulses, particularly for te gas lasers
US5311067A (en) High performance pulse generator
US5798579A (en) High voltage pulse generator
KR0157700B1 (en) Excitation pulse laser device
Neuber et al. A compact, repetitive, 500kV, 500 J, Marx generator
RU2111607C1 (en) High-voltage pulse generator (options)
US4975921A (en) Integrated prepulse circuits for efficient excitation of gas lasers
US5412254A (en) High voltage pulse generator
US5656873A (en) Transmission line charging
DE2118938C3 (en) Pulse generator
Sporer et al. Multicavity linear transformer driver facility for Z-pinch and high-power microwave research
US4189650A (en) Isolated trigger pulse generator
US5444308A (en) Nanosecond transmission line charging apparatus
Zhang et al. A new kind of solid-state Marx generator based on transformer type magnetic switches
EP0408142A1 (en) Method and electric circuit for exciting a gas discharge laser
US5399910A (en) High voltage/current pulse generator using spark gaps
US4973281A (en) Method of and apparatus for preageing electronic vacuum devices
CN210518240U (en) Pulse generating device
Deb et al. Generation of high voltage nanosecond pulses using Pulse Sharpening switch
EP0637133A2 (en) Apparatus and method for generating repetitive pulses
JPH0250600B2 (en)
RU2014730C1 (en) Pulse current generator
Turnbull et al. A PFN Marx generator based on high-voltage transmission lines
JP3881091B2 (en) Pulse generator
CN215498760U (en) A high-voltage power supply with arc ignition function