Меню

Импульсная техника высокого напряжения

Применение генераторов импульсного напряжения и генераторов импульсного тока

Страницы работы

Содержание работы

Применение ГИН и ГИТ.

Техника больших импульсных токов и магнитных полей является неотъемлемой техники высокого напряжения, где она впервые и возникла как ответвление импульсной высоковольтной техники. Если и начальный период своего развития она целиком опира­лась па принципы высоковольтного аппаратостроения, раз­работанные для других целей, то в настоящее время эта новая область обрела свою специфику, которая, в свою очередь, оказывает и воздействие на про­гресс всей техники высоких напряжений в целом. Ударные генераторы токов начали строиться с небольшим отстава­нием по отношению к генераторам импульсных напряжений. Необходимость в тех и других возникла с появлением вы­соковольтных линий электропередач, включающих аппара­тов и других высоковольтных устройств, подвергающихся воздействиям атмосферных и внутренних перенапряжений. Почти все разделы техники высоких напряжений органи­чески связаны с такими разделами физики, как разряд в газовых средах (корона, искра, дуга), жидких и твердых диэлектриках, явления, возникающие на границах сред, пробои вакуумных промежутков и т. д.

Техника больших импульсных токов основывалась и в значительной мере основывается на применении конден­саторных батарей. Наиболее мощные батареи употребля­лись ранее для компенсации реактивных потерь в сетях. Основное требование к ним — высокая надежность, поз­воляющая вести длительную эксплуатацию без замены отдельных элементов. Исходя из этого, определялись рас­четные градиенты изоляции и соответственные запасы прочности.

И 1937 г. А. А. Горев предложил применять конденсаторной батареи для моделирования процессов в выключающих аппаратах при разрыве цепей в мощных энергосистемах. Идея А. А. Горева оказалась плодотворной и в дальнейшем была реализована в Советском Союзе, а также в других странах, в испытательных лабораториях.

Для моделирования низкочастотных процессов в сети не требуется очень больших токов, малоиндуктивных контуров и динамически устойчивых конденсаторов. Впервые эти требования возникли при моделировании микросекундных процессов, в частности, процессов, возникающих в аппаратах и газовой изоляции при прямых ударах молнии.

В тридцатых годах, когда особенно быстро увеличива­лась протяженность высоковольтных цепей и грозовые аварии наносили ощутимый ущерб экономике энергоси­стем, начали строить установки, позволяющие получать не только высокие импульсные напряжения [до (3—5)×10 6 в], но и большие импульсные токи. Возрос интерес к физике длинных искр и молнии, а также к коротким мощ­ным искровым разрядам. Чтобы приблизиться к естествен­ным условиям, создаются совместно действующие на один разрядный промежуток генераторы напряжения и тока. В конструкциях последних использовались конденсаторы, рассчитанные на применение в высоковольтных сетях, шины простейшей конструкции с воздушной изоляцией, искровые воздушные разрядники и т. п. Параметры бата­рей, строившихся в разных странах, приведены в табл.1.

В начале пятидесятых годов в связи с исследованиями по термоядерному синтезу необходимо было существенно увеличить амплитуду и крутизну тока в импульсах дли­тельностью 10—1000 мксек. В так называемых быстрых про­цессах максимальная температура плазмы в момент куму­ляции как в линейных самосжимающихся разрядах (z-пинчах), так и в самосжимающихся плазменных оболочках с азимутальными

токами (0-пинчах) в момент кумуляции пропорциональна квадрату тока.ъ

Источник



Импульсная техника высоких напряжений

Импульсы высоких напряжений используются при испытании электротехнической аппаратуры, имитации внутренних и грозовых перенапряжений в электрической сети, для моделирования молниезащитных устройств и т. д. В экспериментальной физике импульсы высоких напряжений применяются для создания сильных импульсных электрических полей при исследовании процессов электрического пробоя, для получения кратковременных (10 -7 —10 -6 сек ) вспышек рентгеновского излучения, для питания искровых камер , электронно-оптических преобразователей , Керра ячеек , в ускорителях заряженных частиц , для создания импульсных электронных и ионных пучков.

Импульсы напряжений амплитудой до 10 7 в получают от генераторов импульсных напряжений (ГИН). Они содержат группу конденсаторов С ( рис. 1 ), которые при зарядке от источника ПН соединены параллельно через сопротивления R . Когда напряжение на конденсаторах достигает требуемой величины, они с помощью искровых промежутков П включаются последовательно (схема Аркадьева — Маркса). Длительность фронта и спада импульса регулируется демпфирующими R д и разрядным R p сопротивлениями, ёмкостью С ф и ёмкостью нагрузки О .

Читайте также:  Тиристорный преобразователь как источник регулируемого напряжения

Для получения импульсов с амплитудой 10 6 в, длительностью фронта

10 -4 сек и спада

10 -3 сек , помимо ГИН, иногда используют испытательные высоковольтные трансформаторы, первичные обмотки которых питаются от конденсаторных батарей. Для получения импульсов с более крутым фронтом применяют специальный конденсатор, заряжаемый от ГИН и разряжающийся через дополнительный искровой «обостряющий» промежуток.

Импульсы с длительностью фронта

10 -9 сек и полной длительностью

10 -8 —10 -7 сек при амплитуде 10 4 —10 6 в получают от генераторов наносекундных импульсов. Схема одного из них отличается от рис. 1 заменой конденсаторов отрезками коаксиального кабеля (обладающего распределённой ёмкостью) и отсутствием сопротивлений R д и R ф . Наносекундные импульсы получают также с помощью отрезков коаксиального кабеля, соединённых по схеме рис. 2 ; отрезка трёхполосной полосковой линии (схема Блюмлейна, рис. 3 ), полосковой линии, свёрнутой в спираль (спиральный генератор, рис. 4 ) и др. В последних двух генераторах происходит удвоение (рис. 3) или умножение ( рис. 4 ) напряжения после пробоя искрового промежутка П и отражения волны напряжения от конца линии. Если к форме импульса напряжения не предъявляются специальные требования, то для получения импульсов с амплитудой

10 4 —10 5 в применяют импульсные трансформаторы (катушки Румкорфа, трансформатор Тесла и др.).

Амплитуды импульсов измеряются с помощью специальных ёмкостных, омических или смешанных делителей напряжения.

Импульсы сильных токов применяются: 1) для создания импульсных магнитных полей в термоядерных установках, ускорителях заряженных частиц, при ускорении плазмы , и металлических тел, при магнитно-импульсной обработке металлов, в быстродействующих электромагнитных клапанах, импульсном электроприводе и т. д.); 2) для быстрого нагрева газа и проводников (нагрев газа при аэродинамических и термоядерных исследованиях, получение мощных ударных волн и расходящихся потоков жидкости для эхолокации и сейсморазведки, деформирование и разрушение материалов, электрический взрыв проводников, питание импульсных источников света , электроэрозионная обработка металлов, импульсная сварка и др., см. Электрофизические и электрохимические методы обработки ); 3) для испытания электротехнических устройств, коммутационной аппаратуры, моделирования разрушающего действия тока молнии и т. д.

Источниками импульсов тока служат: ударные электрические генераторы, накапливающие энергию до 10 8 дж в виде кинетической энергии массивного ротора (см. Генератор электромашинный ); аккумуляторы, конденсаторные батареи (ёмкостные накопители), заряжаемые от источника постоянного напряжения (например, контур Горева); индуктивные накопители (накопление энергии происходит в катушке индуктивности); взрывные генераторы, в которых происходит уменьшение объёма контура или катушки с током при взрыве или под действием магнитного поля ( рис. 5 ).

Для присоединения нагрузки к импульсным источникам сильных токов используют тиратроны , (при токе до 10 3 —10 4 а и напряжении

20—30 кв ), разрядники с повышенным и атмосферным давлением (токи до 10 6 а и напряжения до 10 5 в ), вакуумные разрядники с непрерывной откачкой (токи до 10 6 а, напряжения до 10—20 кв ) и запаянные (токи до 10 3 а и напряжения до 10 5 в ). Применяются также разрядники с твёрдым диэлектриком, заменяемым после каждого разряда (токи

10 6 а , напряжения

10 4 в ). Для согласования ёмкостных и индуктивных накопителей с нагрузкой применяются импульсные трансформаторы. Измерение импульсных токов проводится с помощью шунтов или измерительных трансформаторов (пояса Роговского) с интегрирующими цепями. Для этой же цели применяются устройства, использующие явление вращения плоскости поляризации (угол поворота плоскости поляризации пропорционален напряжённости магнитного поля, создаваемого измеряемым током).

Лит.: Техника высоких напряжений, под ред. Л. И. Сиротинского, ч. 1, М., 1951; Гончаренко Г. М., Жаков Е. М., Дмоховская Л. Ф., Испытательные установки и измерительные устройства в лабораториях высокого напряжения, М., 1966; Фрюнгель Ф., Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов конденсаторов, пер. с нем., М.—Л., 1965; Техника больших импульсных токов и магнитных полей, под ред. В. С. Комелькова, М., 1970; Месяц Г. А., Насибов А. С., Кремнев В. В., Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения, М., 1970; Физика быстропротекающих процессов, пер. с нем., под ред. Н. А. Златина, т. 1, М., 1971.

Читайте также:  Что показывает вольтметр при измерении постоянного напряжения

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Импульсная техника высоких напряжений» в других словарях:

Техника — получить на Академике рабочий купон на скидку Искусница или выгодно техника купить с бесплатной доставкой на распродаже в Искусница

Импульсная техника — I Импульсная техника область техники, исследующая, разрабатывающая и применяющая методы и технические средства генерирования (формирования), преобразования и измерения электрических импульсов (см. Импульс электрический). В И. т. также… … Большая советская энциклопедия

Электрические измерения — измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др.… … Большая советская энциклопедия

Импульс электрический — кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Под кратким понимается промежуток времени, сравнимый с продолжительностью переходных процессов в электрических цепях (См. Переходные процессы). И. э. разделяют на импульсы … Большая советская энциклопедия

Генератор Маркса — Генератор Маркса генератор импульсного высокого напряжения, принцип действия которого основан на зарядке электрическим током соединённых параллельно (через резисторы) конденсаторов, соединяющихся после зарядки последовательно при помощи… … Википедия

Электротехника — I Электротехника (от Электро. и Техника отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки… … Большая советская энциклопедия

Электротехника — I Электротехника (от Электро. и Техника отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки… … Большая советская энциклопедия

СССР. Технические науки — Авиационная наука и техника В дореволюционной России был построен ряд самолётов оригинальной конструкции. Свои самолёты создали (1909 1914) Я. М. Гаккель, Д. П. Григорович, В. А. Слесарев и др. Был построен 4 моторный самолёт… … Большая советская энциклопедия

Мультивибратор — Принципиальная схема классического простейшего транзисторного мультивибратора Мультивибратор релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Термин предложен голландским физиком … Википедия

1: — Терминология 1: : dw Номер дня недели. «1» соответствует понедельнику Определения термина из разных документов: dw DUT Разность между московским и всемирным координированным временем, выраженная целым количеством часов Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Большая советская энциклопедия (БСЭ)
Импульсная техника высоких напряжений

Импульсная техника высоких напряжений

Импульсная техника высоких напряжений, область электротехники, предметом которой является получение, измерение и использование импульсов высоких напряжений (амплитудой от 102 в до 107 в) и импульсов сильных токов (амплитудой от 102 а до 107 а). Длительность импульсов варьируется в пределах от 10-1 до 10-10 сек. Это могут быть одиночные импульсы или повторяющиеся с большой скважностью.

Импульсы высоких напряжений используются при испытании электротехнической аппаратуры, имитации внутренних и грозовых перенапряжений в электрической сети, для моделирования молниезащитных устройств и т. д. В экспериментальной физике импульсы высоких напряжений применяются для создания сильных импульсных электрических полей при исследовании процессов электрического пробоя, для получения кратковременных (10-7-10-6 сек) вспышек рентгеновского излучения, для питания искровых камер, электронно-оптических преобразователей, Керра ячеек, в ускорителях заряженных частиц, для создания импульсных электронных и ионных пучков.

Импульсы напряжений амплитудой до 107 в получают от генераторов импульсных напряжений (ГИН). Они содержат группу конденсаторов С (рис. 1), которые при зарядке от источника ПН соединены параллельно через сопротивления R. Когда напряжение на конденсаторах достигает требуемой величины, они с помощью искровых промежутков П включаются последовательно (схема Аркадьева — Маркса). Длительность фронта и спада импульса регулируется демпфирующими Rд и разрядным Rp сопротивлениями, ёмкостью Сф и ёмкостью нагрузки О.

Читайте также:  Номинальное напряжение люминесцентной лампы

Для получения импульсов с амплитудой 106 в, длительностью фронта

10-4 сек и спада

10-3 сек, помимо ГИН, иногда используют испытательные высоковольтные трансформаторы, первичные обмотки которых питаются от конденсаторных батарей. Для получения импульсов с более крутым фронтом применяют специальный конденсатор, заряжаемый от ГИН и разряжающийся через дополнительный искровой «обостряющий» промежуток.

Импульсы с длительностью фронта

10-9 сек и полной длительностью

10-8-10-7 сек при амплитуде 104-106 в получают от генераторов наносекундных импульсов. Схема одного из них отличается от рис. 1 заменой конденсаторов отрезками коаксиального кабеля (обладающего распределённой ёмкостью) и отсутствием сопротивлений Rд и Rф. Наносекундные импульсы получают также с помощью отрезков коаксиального кабеля, соединённых по схеме рис. 2; отрезка трёхполосной полосковой линии (схема Блюмлейна, рис. 3), полосковой линии, свёрнутой в спираль (спиральный генератор, рис. 4) и др. В последних двух генераторах происходит удвоение (рис. 3) или умножение (рис. 4) напряжения после пробоя искрового промежутка П и отражения волны напряжения от конца линии. Если к форме импульса напряжения не предъявляются специальные требования, то для получения импульсов с амплитудой

104-105 в применяют импульсные трансформаторы (катушки Румкорфа, трансформатор Тесла и др.).

Амплитуды импульсов измеряются с помощью специальных ёмкостных, омических или смешанных делителей напряжения.

Импульсы сильных токов применяются: 1) для создания импульсных магнитных полей в термоядерных установках, ускорителях заряженных частиц, при ускорении плазмы, и металлических тел, при магнитно-импульсной обработке металлов, в быстродействующих электромагнитных клапанах, импульсном электроприводе и т. д.); 2) для быстрого нагрева газа и проводников (нагрев газа при аэродинамических и термоядерных исследованиях, получение мощных ударных волн и расходящихся потоков жидкости для эхолокации и сейсморазведки, деформирование и разрушение материалов, электрический взрыв проводников, питание импульсных источников света, электроэрозионная обработка металлов, импульсная сварка и др., см. Электрофизические и электрохимические методы обработки); 3) для испытания электротехнических устройств, коммутационной аппаратуры, моделирования разрушающего действия тока молнии и т. д.

Источниками импульсов тока служат: ударные электрические генераторы, накапливающие энергию до 108 дж в виде кинетической энергии массивного ротора (см. Генератор электромашинный); аккумуляторы, конденсаторные батареи (ёмкостные накопители), заряжаемые от источника постоянного напряжения (например, контур Горева); индуктивные накопители (накопление энергии происходит в катушке индуктивности); взрывные генераторы, в которых происходит уменьшение объёма контура или катушки с током при взрыве или под действием магнитного поля (рис. 5).

Для присоединения нагрузки к импульсным источникам сильных токов используют тиратроны, (при токе до 103-104 а и напряжении

20-30 кв), разрядники с повышенным и атмосферным давлением (токи до 106 а и напряжения до 105 в), вакуумные разрядники с непрерывной откачкой (токи до 106 а, напряжения до 10-20 кв) и запаянные (токи до 103 а и напряжения до 105в). Применяются также разрядники с твёрдым диэлектриком, заменяемым после каждого разряда (токи

106 а, напряжения

104 в). Для согласования ёмкостных и индуктивных накопителей с нагрузкой применяются импульсные трансформаторы. Измерение импульсных токов проводится с помощью шунтов или измерительных трансформаторов (пояса Роговского) с интегрирующими цепями. Для этой же цели применяются устройства, использующие явление вращения плоскости поляризации (угол поворота плоскости поляризации пропорционален напряжённости магнитного поля, создаваемого измеряемым током).

Лит.: Техника высоких напряжений, под ред. Л. И. Сиротинского, ч. 1, М., 1951; Гончаренко Г. М., Жаков Е. М., Дмоховская Л. Ф., Испытательные установки и измерительные устройства в лабораториях высокого напряжения, М., 1966; Фрюнгель Ф., Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов конденсаторов, пер. с нем., М.-Л., 1965; Техника больших импульсных токов и магнитных полей, под ред. В. С. Комелькова, М., 1970; Месяц Г. А., Насибов А. С., Кремнев В. В., Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения, М., 1970; Физика быстропротекающих процессов, пер. с нем., под ред. Н. А. Златина, т. 1, М., 1971.

Источник

Adblock
detector