Введение

Принцип действия генератора импульсных напряжений заключается в том, что параллельно включенные и заряженные от выпрямительной установки конденсаторы переключаются на последовательное соединение, при котором их напряжения складываются. Переключение производится с помощью искровых промежутков.

Принципиальная схема ГИН:

Конденсаторы С заряжаются через защитное и зарядное сопротивления . Поскольку , конденсаторы практически одновременно заряжаются до одинаковых напряжений . Если теперь на искровой промежуток ИП₁ подать от вспомогательной установки управляющий импульс напряжения , то произойдёт пробой этого промежутка. В результате потенциал точки 3 станет равным , а точки 4 – равным . Потенциал точки 5 остаётся примерно равным нулю, поскольку конструктивная ёмкость С_П схемы в точке 5 (иногда называемая “паразитной”) не успевает сколько – нибудь существенно зарядиться через сопротивление R_З. Таким образом, на ИП₂ оказывается напряжение около . Под Действием этого напряжения промежуток ИП₂, имеющий большее, чем ИП_1, расстояние между шарами, также пробивается. Потенциал точки 5 становится равным , а точки 6 – равным . Пробивается следующий промежуток и т.д. Под действием напряжения (n – число конденсаторов ГИН) пробивается отсекающий промежуток ИП₀ и на объекте испытания возникает импульс высокого напряжения.

В каждую ступень ГИН включено небольшое демпфирующее сопротивление R_Д. Назначение его: успокаивать колебания в цепи С – ИП – С_П – земля.

Полярность импульса напряжения на объекте определяется схемой включения выпрямителя В. Значение напряжения импульса регулируется путём изменения зарядного напряжения конденсатора. При этом подлежат регулированию также расстояния между электродами искровых промежутков. Регулирование осуществляется дистанционно. Для этого один из шаров каждого искрового промежутка выполняется подвижным.

Пуск ГИН может осуществляться и без управляющего импульса, подаваемого на ИП₁. Если промежуток ИП₁ установить на пробивное напряжение, равное заданному , то ГИН будет сам срабатывать каждый раз, как только напряжение на конденсаторах достигнет .

1 Выбор схемы и конструкции гин

Считаем, что мы проектируем ГИН для внутренней установки. Не малую роль в выборе типа конструкции и схемы ГИН играет правильный выбор конденсаторов. Конденсаторы с металлическим корпусом можно использовать для ГИН, устанавливаемых на открытых стендах, тогда как конденсаторы в изоляционных корпусах пригодны для ГИН, устанавливаемых в закрытых помещениях. Исключение составляют конденсаторы с фарфоровыми корпусами, которые можно использовать и для наружной установки.

Если это не ограничено параметрами зарядной установки, то при сооружении ГИН выгодно применять конденсаторы на возможно большее рабочее напряжение, так как при этом уменьшается необходимое число ступеней и повышается коэффициент использования ГИН. Весьма желательно для сооружения ГИН выбрать конденсаторы с малой собственной индуктивностью, что также способствует повышению коэффициента использования ГИН.

Большое значение имеет порядок размещения конденсаторов в конструкции ГИН. Необходимо стремиться к такому их размещению, при котором путь разрядного тока не создавал бы индуктивности собственного генератора. Для уменьшения паразитной ёмкости конструкции ГИН необходимо стремиться к уменьшению числа металлических конструкционных деталей и по возможности использовать для конструкции ГИН только изоляционные материалы.

1.1 Выбор и расчёт разрядной схемы гин

Задачей расчёта разрядной схемы является определение величин параметров схемы и соотношения между ними, при которых должна генерироваться волна заданной формы и амплитуды. С достаточной полнотой разрядная схема может быть представлена:

- ударная ёмкость; - ёмкость ступени, - количество ступеней.

- индуктивность конденсатора и других элементов конструкции ГИН

- активнее сопротивление цепи разрядного тока в пределах участка конструкции ГИН, где главное значении имеют демпферные сопротивления.

- паразитная ёмкость конструкции ГИН

- разрядное сопротивление, определяющее длительность волны

- сопротивление измерительного делителя ( )

- сопротивления, определяющие длительность фронта

- разрядная ёмкость, равная сумме ёмкостей объекта, измерительных шаров и ёмкостей подстроечных конденсаторов

- индуктивность рамки разрядного контура

- индуктивность объекта испытания

Поскольку расчёт полной схемы весьма трудоёмкий, так требует решение дифференциальных уравнений высшего порядка, а учёт многих параметров схемы весьма не точен, то такой расчёт не имеет практического смысла. Поэтому расчётную схему обычно значительно упрощают с учётом требований, которые необходимы для получения волны заданной формы. Последнее обстоятельство вынуждает иметь несколько возможных упрощенных расчётных схем, с помощью которых можно значительно упростить подбор параметров ГИН для получения волны соответствующей формы.

Не учёт некоторых параметров в упрощенных схемах вполне оправдывается ещё и тем, что сконструированный по результатам расчётов ГИН при первых его пусках всегда нуждается в подстройке для получения нужной волны. Расчёт ведётся по стандартной грозовой волне. Допускается колебания до 5% от амплитуды волны в схеме. Апереодичность волны достигается при условии , где , а - индуктивность разрядного контура. Желательно, чтобы ГИН имел наибольший коэффициент использования разрядной цепи. , где

- коэффициент использования схемы, зависящий от отношения постоянных схемы,

- коэффициент использования волны, который зависит только от формы волны, т.е. от соотношения .