Патент №2110143 - Способ генерирования высоковольтных импульсов и устройство для его осуществления

Применение: высоковольтная импульсная техника и электрофизические технологии. Суть изобретения: предложен способ генерирования импульсов при помощи генератора Маркса. Данный способ позволяет достичь покаскадного обострения фронта импульса, формирующегося в энергопроводе генератора, при покаскадном росте его амплитуды за счет подачи на стартовый разрядник генератора импульсов от генератора запуска по длинной широкополосной однородной линии передачи с параметрами: Uиин 3 Uст, tф.иин 10-9 с, где Uиин - амплитуда инициирующего разряд генератора импульса напряжения от устройства запуска; Uст - статическое пробивное напряжение стартового разрядника; tф.иин - длительность фронта инициирующего импульса напряжения; последовательной подачи формирующего импульса напряжения на разрядники каскадов, начиная с первого. Покаскадное обострение достигается также за счет выполнения энергопровода генератора в виде широкополосной однородной длинной линии с распределенными параметрами. Покаскадное обострение выражается рядом математических соотношений. Из них следует, что длительность фронта импульса на нагрузке зависит только от времени коммутации каждого разрядника генератора и не зависит от электрической длины генератора. Предложен также генератор импульсных напряжений по схеме Маркса. Данный генератор позволяет достичь покаскадного обострения фронта формирующегося импульса напряжения за счет того, что генератор содержит широкополосную однородную длинную линию передачи между устройством запуска и стартовым разрядником, энергопровод выполнен в виде широкополосной однородной длинной линии с распределенными параметрами. При этом выполнены соотношения: где k - номер каскада; hэ - расстояние между прямым и обратным токопроводами; с0 - скорость света в вакууме; r.э - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика в энергопроводе; N - количество каскадов в генераторе; tф.(k-1) - длительность фронта электромагнитного импульса после срабатывания разрядника (k- 1)-го каскада (при k - 1 = 0 - стартового разрядника); tпроб.( k-1) - время пробега электромагнитного импульса по энергопроводу между разрядниками (k - 1)-го и k-го каскадов. Кроме того, постоянная времени разряда емкости каждого каскада выбрана существенно большей, чем длительность фронта после срабатывания разрядника данного каскада, но не большей, чем время пятикратного пробега электромагнитного импульса по линии передачи. Длительность фронта инициирующего импульса напряжения не больше времени двойного пробега по линии передачи, но не меньше длительности фронта импульсов после срабатывания разрядника любого каскада. Постоянная времени заряда межэлектродной емкости разрядника любого каскада и стартового существенно меньше длительности фронта импульса после срабатывания разрядника соответствующего каскада или стартового. Длина разрыва в прямом токопроводе под емкостный накопитель каскада с учетом диэлектрической проницаемости диэлектрика в емкостном накопителе меньше расстояния между прямым и обратным токопроводами с учетом диэлектрической проницаемости диэлектрика в энергопроводе. Технический результат: высоковольтные импульсы с коротким фронтом (менее 10-9 с) формируются на нагрузке за счет покаскадного обострения фронта импульсов в генераторе Маркса с покаскадным ростом амплитуды формирующихся импульсов. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.