Генератор импульсов высокого напряжения: Генератор импульсов высокого напряжения

Содержание

Генератор импульсов высокого напряжения

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к общей технике получения высоковольтных импульсов и технике получения поражающих импульсов контактных электрошоковых устройств (ЭШУ) и дистанционных электрошоковых устройств (ДЭШУ).

Уровень техники

Аналогами предлагаемого генератора являются широко распространенные каскадные генераторы (умножители), например, генератор Кокрофта — Уолтона [1]. Общий принцип работы такого генератора заключается в том, что низкое переменное или пульсирующее напряжение выпрямляется на диодах и заряжает конденсаторы отдельных каскадов, а затем полученные постоянные напряжения заряженных конденсаторов включаются последовательно и суммируются. Например, для зарядки переменным током во время первого полупериода первый конденсатор каскада заряжается через первый открытый диод до пикового значения входного напряжения.

При смене полярности напряжения первый диод закрывается, а второй диод каскада открывается, при этом второй конденсатор каскада заряжается уже до двойного напряжения от напряжения первого конденсатора и пикового значения входного напряжения. Описанный процесс повторяется в последующих каскадах, и, таким образом, выходное напряжение генератора примерно равно удвоенному произведению входного напряжения на количество каскадов.

Недостаток каскадных генераторов заключается в невозможности питания от постоянного напряжения, но главное — в невозможности работы в импульсном режиме, вследствие чего применение каскадных генераторов в ЭШУ и ДЭШУ является неэффективным.

Если в широко распространенных ЭШУ и ДЭШУ с высоковольтным трансформаторным выходом разряд конденсатора накачки первичной обмотки высоковольтного трансформатора происходит только по достижению им максимального зарядного напряжения (т.е. при максимальной энергии в конденсаторе), то при использовании каскадного умножителя на выходе ЭШУ или ДЭШУ каскады конденсаторов разряжаются на цель при максимальной энергии зарядки только при максимальном до искрового пробоя сопротивлении воздушного промежутка между выходными электродами ЭШУ или

ДЭШУ, то есть при максимальном для данного ЭШУ или ДЭШО расстоянии между электродами защитного разрядника.

Например, чтобы пробить толстую одежду, нужно более высокое напряжение, и соответственно каскады конденсаторов успеют накопить значительную энергию прежде, чем разрядятся через воздушный промежуток, определяемый толщиной одежды на тело объекта воздействия. Однако при наибольшем расстоянии пробоя и потери энергии разряда будут наибольшими. В том же случае, если толщина одежды незначительна, то каскады конденсаторов пробьют небольшое воздушное расстояние, не накопив полной энергии, следовательно, эффективность воздействия будет мала. При полном же омическом контакте с кожей человека, как указано выше, воздействие будет минимально возможным и равным выходным характеристикам трансформатора инвертера на данной нагрузке. То есть, при уменьшении расстояния от выходных электродов ЭШУ или ДЭШУ до тела цели, частота разрядов будет возрастать и при минимальном расстоянии до тела (полном контакте) станет равной частоте инвертера (источника питания каскадного генератора) при напряжении всего лишь источника питания.
Таким образом, эффективность ЭШУ или ДЭШУ сводится практически к нулю, так как высокая частота тока (десятки килогерц) источников питания каскадных генераторов в ЭШУ и ДЭШУ физиологически неэффективна и вызывает только термические ожоги.

Недостатком выходного каскада ЭШУ и ДЭШУ на каскадном генераторе (умножителе напряжения) является также невозможность получения постоянных характеристик на нагрузке в 1 кОм (как того требует ГОСТ Р 50940-96), вследствие того, что на омической нагрузке умножитель может выдать только зарядное напряжение конденсаторов, равное выходному напряжению трансформатора инвертера (источника питания каскадного генератора), не превышающему, как правило, 1…3 кВ.

Прототипом заявляемого генератора выбран генератор импульсного высокого напряжения Эрвина Маркса, принцип действия которого основан на зарядке постоянным электрическим током соединенных параллельно (через активные или реактивные сопротивления) конденсаторов до некоторого напряжения, определяемого, в основном, максимальным допустимым рабочим напряжением на выбранном типе конденсатора до его электрического пробоя, которые после зарядки соединяются последовательно при помощи различных коммутирующих устройств (преимущественно, при помощи газовых или воздушных искровых разрядников) [2].

Таким образом, выходное напряжение увеличивается пропорционально количеству соединенных конденсаторов (ступеней или

каскадов). Коммутация конденсаторов происходит следующим образом. При пробое запускающего разрядника в первой ступени происходит импульсная перезарядка емкостей и осуществляется пробой очередного промежутка с прогрессивно нарастающим напряжением. В итоге конденсаторы оказываются соединенными последовательно, а на выходе получается напряжение, примерно равное зарядному напряжению, умноженному на число ступеней генератора. Генераторы Маркса позволяют получать импульсные напряжения от 10 кВ до 10 MB. Энергия в импульсе генераторов Маркса может широко варьироваться. Генераторы Маркса, употребляемые для разнообразных исследований и технического применения, имеют длительность импульса преимущественно в диапазоне 1…50 мкс.

Генератор Маркса имеет следующие недостатки.

Для получения сильноточного импульса значительной длительности в нагрузке генератора необходимо применение конденсаторов большой емкости в каждой ступени генератора, так как суммарная емкость последовательно соединенных конденсаторов всегда меньше емкости конденсатора самой малой емкости ступени.

Общераспространенные генераторы Маркса имеют в большинстве практических применений около 10 ступеней при равных емкостях конденсаторов в ступенях. Таким образом, для типовых генераторов Маркса при 10 ступенях общая емкость цепочки конденсаторов во время разрядов на порядок ниже емкости одного конденсатора в ступени.

Высоковольтные конденсаторы имеют большие габариты и массу. Максимальное значение удельной емкости высоковольтных конденсаторов (с рабочим напряжением в единицы и десятки киловольт) невелико по сравнению с низковольтными конденсаторами, так как для работы при высоком напряжении требуется увеличивать толщину слоев диэлектрика между обкладками для получения большой электрической прочности, что означает и соответственное увеличение габаритов и общей массы конденсаторов.

Для увеличения энергии в импульсе генератора Маркса применяют три основных способа.

1. Увеличивают выходное напряжение генератора, что приводит к росту необходимого количества ступеней (а значит, к росту габаритов и массы генератора), либо к росту необходимого зарядного напряжения каждой ступени, что заставляет применять конденсаторы с более высоким рабочим напряжением, т.

е. опять увеличивать габариты и массу генератора.

2. Увеличивают емкость конденсаторов каждой ступени, что опять приводит к непропорциональному увеличению энергии росту габаритов и массы генератора.

3. Увеличивают количество ступеней, зарядное напряжение каждой ступени и конденсаторы ступеней увеличенной емкости. И в этом случае происходит непропорциональный по отношению к увеличению энергии в импульсе рост габаритов и массы генератора Маркса.

Раскрытие изобретения

Изобретение направлено на решение задачи создания высоковольтного импульсного генератора для применения в исследовательской технике для получения сильноточных высоковольтных импульсов различной длительности при снижении массы и габаритов генераторов Маркса, а также для применения в различных прикладных областях техники, в частности, для получения высоковольтных поражающих импульсов ЭШУ и ДЭШУ различной длительности. Технический результат состоит в получении сильноточных высоковольтных импульсов различной длительности при снижении массы и габаритов генераторов Маркса.

Сущность изобретения заключается в том, что в генераторе импульсов высокого напряжения, содержащем генератор Маркса с выходными электродами, и ступенями, заряжаемыми постоянным высоким напряжением 1…100 кВ, параллельно выходным электродам генератора Маркса через высоковольтную твердотельную диодную сборку, содержащую, по меньшей мере, один высоковольтный диод, подключенный к упомянутым выходным электродам генератора Маркса обратнополярно к полярности выходных импульсов генератора Маркса, подключен токовый конденсатор, заряжаемый входным напряжением зарядки ступеней генератора Маркса или от автономного источника постоянного напряжения.

Дополнительная особенность заключается в том, что в электрическую цепь между, по меньшей мере, одним выходным электродом генератора и иными элементами электрической схемы генератора включен защитный разрядник, выполненный преимущественно в виде газового разрядника, с напряжением зажигания большим, чем максимальное зарядное напряжение конденсаторов ступеней генератора или упомянутого токового конденсатора.

Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутая высоковольтная диодная сборка допускает большие прямые импульсные токи при высоком значении допустимого обратного напряжения.

Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый токовый конденсатор может заряжаться от упомянутого автономного источника постоянного тока с выходным напряжением, отличающимся от напряжения питания ступеней генератора Маркса.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Генератор импульсов высокого напряжения по п. 1 формулы изобретения (схема электрическая принципиальная).

Фиг. 2. Фотографии экспериментальных ЭШУ с генератором импульсов высокого напряжения в качестве концевого устройства.

Фиг. 3. Осциллограмма выходного импульса генератора импульсов высокого напряжения ЭШУ.

Осуществление изобретения

Фиг. 1. Генератор импульсов высокого напряжения работает следующим образом: На выводы 1 заряжания ступеней генератора 2 Маркса (на Фиг. 1 выделен пунктирной линией) подается постоянное напряжение электропитания с амплитудой 1…100 кВ, получаемое, например, от т.н. DC/DC-преобразователя (преобразователя постоянного низкого напряжения источника электропитания — батареи или аккумулятора — в высокое постоянное напряжение) или, например, высокое напряжение переменного тока, в этом случае выпрямляемое, например, полупроводниковым выпрямителем 3. Параллельно выходным электродам 4 и 5 генератора 2 Маркса через высоковольтную полупроводниковую диодную сборку 6, содержащую, по меньшей мере, один высоковольтный диод, подключен токовый конденсатор 7, заряжаемый постоянным напряжением непосредственно от входных электродов зарядки генератора 2 Маркса.

Конденсаторы ступеней генератора 2 Маркса и токовый конденсатор 7 начинают заряжаться постоянным током с напряжением 1…100 кВ (в зависимости от необходимости применения в конкретной области техники получения высоковольтных импульсов). При достижении полного заряда конденсаторов ступеней генератора Маркса и токового конденсатора 7 потенциал на конденсаторах ступеней генератора Маркса оказывается достаточным для зажигания запускающего разрядника (разрядника первой ступени) генератора. Запускающий разрядник срабатывает, обеспечивая срабатывание всех остальных разрядников ступеней генератора и выработке генератором рабочего

высоковольтного импульса. Высоковольтная диодная сборка 6 включена обратнополярно к полярности рабочего высоковольтного импульса генератора Маркса и, таким образом, батарея последовательно соединенных при зажигании разрядников ступеней конденсаторов генератора Маркса не может разрядиться через токовый конденсатор 7.

Между выходными электродами 8 и 9 генератора происходит пробой в воздухе или иной среде (например, в воде у установок, работающих на электрогидравлическом эффекте Юткина, в твердых породах и жидкостях при электроимпульсном бурении и каротаже горных пород). При этом сопротивление ионизированного электрическим искровым пробоем разрядного канала между электродами 8 и 9 резко падает и токовый конденсатор 7 начинает разряжаться в предварительно ионизированный импульсом генератора Маркса разрядный канал через высоковольтную диодную сборку 6 с низким прямым сопротивлением. Токовый конденсатор 7 имеет допустимое рабочее напряжение, равное максимальному напряжению зарядки конденсаторов ступеней генератора Маркса при емкости, значительно превышающей как общую емкость конденсаторов при коммутации ступеней (во время рабочего импульса), так и емкость отдельного конденсатора ступени. Таким образом, при незначительной емкости конденсаторов ступеней генератора Маркса токовый конденсатор 7 может иметь очень большую емкость и при разряде в ионизированный разрядный канал он позволяет получать большие импульсные токи в канале при одновременной большой длительности выходного импульса (от сотен микросекунд и до десятков миллисекунд). Указанные свойства предлагаемого генератора делают его особо перспективным для применения в ЭШУ и ДЭШУ с выходными импульсами большой длительности и высокой эффективностью, обеспечивающими кратковременное иммобилизирующее воздействие на цель.

В то же время при использовании малоиндуктивных высоковольтных конденсаторов, например, типа «HCEIcap» Института сильноточной электроники СО РАН, КПИМ и КПИМК производства АО «Русская Технологическая Группа», возможно получение высоковольтных токовых импульсов длительности импульса в десятки или сотни наносекунд.

В некоторых случаях применения генератора (например, в случае использования предлагаемого генератора в качестве выходного высоковольтного блока ЭШУ или ДЭШУ) электроды 8 и 9 могут быть короткозамкнуты или нагружены на незначительные электрические сопротивления (например, принятое ГОСТ Р 50940-96 и другими нормативными документами сопротивление тела человека без одежды составляет 1000

Ом). В этом случае зарядный ток напряжения питания с большим падением напряжения проходит на выходные электроды 8 и 9, не заряжая конденсаторы ступеней генератора Маркса и токовый конденсатор 7. Работа предлагаемого генератора становится невозможной. Для недопущения прохождения тока напряжения питания на выходные электроды 8 и 9 при низких сопротивлениях между ними применяется защитный разрядник 10 (или два разрядника), включаемый непосредственно между одним выходным электродом (или двумя выходными электродами генератора) и иными элементами электрической схемы генератора (на Фиг. 1 упомянутый защитный разрядник включен в разрыв цепи одного из выходных электродов предлагаемого устройства; допустимы и другие варианты включения, в частности, возможно включение двух защитных разрядников в разрывы цепей обоих выходных электродов предлагаемого устройства). Защитный разрядник 10 имеет напряжение зажигания больше, чем значение максимального зарядного напряжения конденсаторов ступеней генератора Маркса (т.е. больше напряжения зажигания запускающего разрядника первой ступени генератора). При своем формировании выходной импульс генератора Маркса пробивает защитный разрядник, и токовый конденсатор разряжается по ионизированным каналам разрядников в низкоомную нагрузку. Упомянутый защитный разрядник может быть выполнен в виде газового разрядника.

Токовый конденсатор 7 может заряжаться как непосредственно от источника напряжения питания генератора Маркса до потенциала зарядки конденсаторов каскадов генератора Маркса, так и от отдельного источника питания постоянного тока с потенциалом зарядки токового конденсатора 7, большим, чем потенциал зарядки конденсаторов каскадов генератора Маркса от собственного источника напряжения питания генератора Маркса. В этом случае защитный разрядник 10 (или два разрядника) должны иметь напряжение зажигания больше, чем значение максимального зарядного напряжения токового конденсатора 7 от отдельного источника питания постоянного тока.

В качестве высоковольтной диодной сборки 6 необходимо применять последовательную цепь из высоковольтных диодов или однокорпусные высоковольтные диодные сборки с возможно большими значениями допускаемого прямого импульсного тока, обратного напряжения и минимальным обратным током. При больших значениях токов и для получения мощных токовых импульсов целесообразно применение малоиндуктивных диодных блоков, например, типа СДЛ производства АО «Русская Технологическая Группа».

Предлагаемый генератор может применяться при необходимости электрического пробоя больших газовых, воздушных, жидкостных промежутков с последующим созданием высокоэнергетического плазменно-дугового разряда значительной длительности, например, в электрогидравлических установках, электротермических артиллерийских орудиях, для возбуждения ударных волн в конденсированных средах; генерации интенсивных вспышек светового излучения при разрядах в газах, генерации и ускорения импульсных электронных и ионных пучков высокой мощности, создания импульсных газовых лазеров и т. п. Большая амплитуда напряжения, развиваемая генератором Маркса в «предпробойной» стадии, позволяет увеличить длину искрового промежутка и, соответственно, омическое сопротивление канала разряда. Это дает большую эффективность вложения энергии в разрядный канал в разнообразных применениях генератора.

Пример реализации

Фиг. 2. Электрошоковые устройства впервые в мире имеют выходные (концевые) каскады вырабатывания поражающих высоковольтных импульсов, выполненные по схеме Фиг. 1, с применением 6-ступенчатого миниатюрного генератора Маркса. Рабочая частота ЭШУ составляет от 20 до 60 Гц, в зависимости от установленной мощности инвертера зарядки конденсаторов генератора. Выходное напряжение на рабочих электродах составляет 70…90 кВ, амплитуда импульсов на нагрузке в 1 кОм составляет 4,7 кВ при полной длительности импульса 300 мкс. Расстояние между защитными (срезающими) электродами составляет 26 мм. Приведенные для предлагаемого генератора высокие показатели амплитуды и длительности импульса не имеет ни одно электрошоковое устройство, выпускаемое в как в России, так и за рубежом.

Фиг. 3. Осциллограмма выходного импульса генератора импульсов высокого напряжения ЭШУ. По оси ординат напряжение на нагрузке в 1 кОм, в киловольтах. По оси абсцисс время в микросекундах (одно деление равно 100 мкс).

Список литературы

1. Каскадные генераторы.

http://hea.phys.msu.ru/Boss/user-files/kaskadnye_generatory.pdf

2. Генераторы импульсного напряжения (ГИН) Маркса.

http://hea.phys.msu.ru/Boss/user-files/generatory_impulsnogo_napryazheniya.pdf





Что такое генератор импульсов высокого напряжения?

Генератор импульсов высокого напряжения — это электронное устройство, используемое для создания кратких, быстрых, повторяющихся сдвигов в электронных сигналах высокого напряжения. Широкий спектр высоковольтных импульсных генераторов используется в зависимости от конкретного применения, с напряжениями от сотен вольт до более миллиона. Они используются в таких приложениях, как электронное тестирование продукции, связь и научные исследования.

Точное определение высокого напряжения варьируется. Например, Национальный электрический кодекс, используемый правительством США, определяет высокое напряжение в электронном устройстве как минимум 600 вольт. Международная электротехническая комиссия, известная международная группа по стандартам, определяет ее как минимум 1000 вольт для переменного тока и 1500 вольт для постоянного тока. Генератор высоковольтных импульсов, как правило, относится к устройству, которое может создавать уровни напряжения, по меньшей мере, в сотни или тысячи долларов.

Визуально изображенная на графике форма сигнала на выходе генератора импульсов напоминает серию квадратов или прямоугольников. Когда начинается импульс, форма волны распространяется почти по прямой линии до своего нового уровня, остается устойчивой на этом уровне в течение короткого времени, а затем падает почти по прямой линии до исходной базовой линии до начала следующего импульса. Время, необходимое для перехода с нижнего уровня на более высокий и обратно, называется временем нарастания и спада соответственно, а процент времени работы, проведенного на более высоком уровне, называется рабочим циклом. Длина импульса называется длительностью импульса или длительностью импульса, а частота, с которой происходят импульсы, называется частотой повторения импульсов. В зависимости от используемого генератора высоковольтных импульсов и функции, для которой он используется, длительность импульса может составлять несколько минут или всего лишь триллионные доли секунды (пикосекунды).

Одним из распространенных применений генераторов высоковольтных импульсов является электронное испытательное оборудование, используемое разработчиками и производителями для обнаружения неисправностей в электронных устройствах. Большинство генераторов импульсов могут генерировать импульсы, которые различаются по частоте, длительности и другим характеристикам. Производя импульсы с различными характеристиками, генератор импульсов позволяет тестировщику наблюдать, как тестируемое устройство реагирует на различные входы, и выявлять потенциальные проблемы, которые могут возникнуть во время использования.

Генератор импульсов высокого напряжения важен в радаре, поскольку электромагнитный сигнал, используемый большинством современных радаров для обнаружения объектов, является импульсным, а не непрерывным. Генератор импульсов является частью компонента, называемого модулятором, который посылает быстрые импульсы мощности на передатчик для создания импульсных радиолокационных волн. Генераторы импульсов могут использоваться для радиосвязи таким же образом.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

генератор импульсов высокого напряжения для лучшего освещения Certified Products

Приятная обстановка делает жизнь достойной жизни. Действительно, невероятные генератор импульсов высокого напряжения на Alibaba.com могут воплотить эту мечту в реальность. Они небольшие по размеру и дизайну. Эти продукты уменьшают потребление электроэнергии для лучшего освещения и разнообразного светового излучения. Примечательно, что энергосбережение генератор импульсов высокого напряжения находит различное применение в нескольких отраслях, включая бытовую технику.

Высокое качество генератор импульсов высокого напряжения обеспечивает долгий срок службы. Эффективные трансформаторы освещения являются потребителями с низким энергопотреблением, что позволяет пользователю сэкономить деньги для других приоритетов. Кроме того, эти электротехнические изделия доступны как для домашнего использования, так и для легкой промышленности. Эти продукты с меньшим уровнем шума и дыма на Alibaba.com оснащены эффективными системами охлаждения и безопасности.

При покупке более качественных и продуктивных товаров генератор импульсов высокого напряжения потенциальным покупателям следует ознакомиться с несколькими пунктами контрольного списка . Рабочие характеристики определяют используемую мощность напряжения. В равной степени они должны знать рабочую частоту трансформаторов. Размер и диаметр должны быть пропорциональны рабочей нагрузке. Из-за колебаний погодных условий осторожный покупатель должен понимать преобладающие климатические условия в целях безопасности.

Соответствие генератор импульсов высокого напряжения зависит от характера работы. Наличие запчастей снижает стоимость ремонта. Высокие цены на трансформаторы освещения обеспечиваются надежной доставкой в режиме реального времени. Наслаждайтесь расслабляющим отдыхом, используя наиболее подходящие для окружающей среды приборы. Найдите на Alibaba.com широкий спектр надежных глобальных поставщиков и выгодные предложения.

Высоковольтный импульсный генератор | Single-phase.ru

А Вы знаете, что такое высоковольтный импульсный генератор?

Высоковольтный импульсный генератор.

Что такое высоковольтный импульсный генератор?

Высоковольтный импульсный генератор представляет собой электронное устройство, используемое для создания коротких, быстрых, повторяющихся сдвигов в высоковольтных электронных сигналах. В зависимости от конкретного применения используется широкий спектр высоковольтных импульсных генераторов с напряжением от сотни вольт до более миллиона. Они используются в таких областях, как тестирование электронных продуктов, коммуникация и научные исследования.

Промышленное применение импульсов высокого напряжения включает фильтрацию частиц дымовых газов с помощью электрофильтров, обработку металлических и полимерных материалов с помощью имплантации плазменных иммерсионных ионов.

Точное определение высокого напряжения разнится. Например, Национальный электрический кодекс, используемый правительством Соединенных Штатов, определяет высокое напряжение в электронном устройстве как минимум на 600 вольт.

Международная электротехническая комиссия, известная международная группа стандартов, определяет ее как минимум на 1000 вольт для переменного тока и 1500 вольт для постоянного тока. Генератор импульсов высокого напряжения обычно относится к устройству, которое может создавать уровни напряжения, по меньшей мере, более сотни вольт или до нескольких тысяч.

Изображенный визуально на графике, сигнал формы выхода генератора импульсов напоминает серию квадратов или прямоугольников. Когда начинается импульс, волновая форма поднимается почти до прямой линии на новый уровень, остается ненадолго на этом уровне на короткое время, а затем возвращается к почти прямой линии к исходной базовой линии до начала следующего импульса. Время, необходимое для перехода от нижнего уровня к высшему и обратно, называется временем нарастания и спадом, соответственно, а процент времени работы, проведенного на более высоком уровне, называется рабочим циклом.

Длительность импульса называется длительностью импульса или шириной импульса, а скорость, с которой происходят импульсы, называется частотой повторения импульсов. В зависимости от используемого высоковольтного генератора импульсов и функции, для которой он используется, длительности импульсов могут достигать нескольких минут или короче, чем три триллионные доли секунды (пикосекунды).

Использование высоковольтных импульсов нашло применение в области биотехнологии, медицины, промышленного применения, а также для пищевой и консервной промышленности.

Одним из распространенных применений для высоковольтных импульсных генераторов является электронное тестовое оборудование, используемое разработчиками и производителями для обнаружения неисправностей в электронных устройствах.

Большинство генераторов импульсов могут генерировать импульсы, которые изменяются по частоте, длительности и другим характеристикам. Производя импульсы с разными характеристиками, генератор импульсов позволяет тестеру наблюдать за тем, как тестируемое устройство реагирует на различные входы и выявляет потенциальные проблемы, которые могут возникнуть во время его использования.

Высоковольтный генератор импульсов важен для радиолокатора, поскольку электромагнитный сигнал, используемый большинством современных радиолокаторов для обнаружения объектов, является импульсным, а не непрерывным. Генератор импульсов является частью компонента, называемого модуляторами, который посылает импульсы мощности передатчику для создания импульсных радиолокационных волн. Аналогичным образом можно использовать импульсные генераторы для радиосвязи.

Применение высоковольтного импульсного генератора

Автор: ПЕНТКО Аркадий Альбертович
Город: Нижний Новгород

Самостоятельное изготовление высоковольтного импульсного генератора и его применение в быту и медицине

Хочу поделиться опытом конструирования и использования импульсных генераторов высокого напряжения.

На рис.1 приведена схема генератора импульсов ВН частотой 25 Гц для получения приличной искры чтобы, например, поджигать газ. Собственно для этого он и был собран – для длительной работы бобины зажигания на запальнике горелки в газовой котельной. Бобины по паспорту не должны работать более 1минуты иначе они перегревались и выходили из строя, а операторы зачастую забывали их выключать. Данная схема работала сутками, практически не нагреваясь. Вместо бобины зажигания можно использовать строчный трансформатор от старого цветного телевизора, которые ещё встречаются в сараях и на помойках.  Если-же повезёт, то можно найти и старый ламповый ч\б телевизор с целой высоковольтной обмоткой. В этом случае необходимо удалить первичную обмотку и прямо на феррит намотать виток к витку провод в виниловой изоляции ( например марки ПВ ) сечением 1,5 кв.мм. Убирается где-то витков 15.

Теперь о деталях. Конденсаторы лучше использовать керамические (бумажные шумят, а вернее щёлкают во время разряда) VD4-5 c обратным напряжением более 600 в. VD2 импульсный, КД226 например, из того же цв.TV из блока питания или строчной развёртки. Тиристор тоже любой: КУ-202 или импортный какой нибудь. А вот о VD1 следует поговорить отдельно.  Диод тут включается как стабилитрон с высоким напряжением стабилизации. Собрав схему по рис.4 можно подобрать нужный диод. Я использовал 2Д202А с разбросом Uстаб от 360 до 450 в. С1 и С2 от 10 мкф для ограничительного резистора 620 кОм, до 100 мкф – для резистора 62 кОм. От этого резистора зависит ток через испытуемую деталь, а от ёмкости конденсаторов величина пульсаций выпрямленного напряжения. Применяя рекомендованные величины имеем пульсацию около 2 вольт при выходном напряжении 620 вольт и токах 1 мА (при 620 кОм) и 10 мА (при 62 кОм). При желании можно воспользоваться, автотрансформатором или, на худой конец, потенциометром (рис.5).

И наконец, рассмотрим схему на рис.3 и прилагаемое фото, на которых представлен прибор для лечения всяческих кожных болячек т.н. “Ультратон” – как его называют в продаже или Д”Арсонваль – как его именуют в кабинетах физиотерапии.

Естественно схема мной доработана и прошла апробацию у двух врачей, моих знакомых. Естественно в своей практике они не имеют права использовать этот прибор, т.к. он не сертифицирован, но в домашних условиях с удовольствием применяют и благодарят. Способы применения и показания к применению я описывать не собираюсь, т.к. не рекламный агент. Заинтересованные сами найдут, а я расскажу немного о деталях. Высоковольтный конденсатор – самая дефицитная деталь и кроме как в старых ч\б телевизорах его разве что на барахолке можно отыскать. Трансформатор тоже желательно использовать “с оттэдова” переделав его как было описано выше (правда при этом крайне желательно посмотреть на осциллографе вид выходных импульсов. Первый, самый начальный из затухающей синусоиды должен быть отрицательной полярности), а если использовать ТВС от цв. TV от 3УСЦТ и выше, то номера выводов на рис.3 обозначены. Высоковольтный провод я использовал от неоновой рекламы, хотя можно использовать и коаксиальный кабель старого типа РК… со снятым экраном-оплёткой. Правда в этом случае провод будет несколько жестковатым. В качестве лечебного электрода хорошо использовать неоновые цифро-знаковые индикаторы (ИН-1 и др.) желательно с фронтальным а не боковым (типа ИН-14) обзором . Все выводы у неонки соединяем вместе , припаиваем к высоковольтному проводу и обильно изолируем термоклеем из клеящего пистолета т.к. совершенно недопустимо “протекание” тока непосредственно от высоковольтного провода к телу ,только через стекло неоновой лампы! Напоследок о стабилитронах, обеспечивающих разный режим работы и , стало-быть интенсивность воздействия аппарата. Я ставил первый прибор с Uст.-120…140в, а затем десять КС515А , которые переключал SA-1 так, что с каждым щелчком прибавлялось по 15в.

В заключении скажу, что если бы не такой прибор то валяться бы мне в больнице в чужом городе когда в командировке у меня в руках коротнули 3 фазы и были обожжены руки (аж с металлизацией) и половина лица. А так удалось избежать нагноения и через 10 дней я уже был в строю, хотя и не с полной нагрузкой.

Удачи в экспериментах , но не забывайте , что кроме устройства с рис.3 остальные не имеют гальванической развязки от сети!! Соблюдайте осторожность!



Мой генератор Маркса | Мои увлекательные и опасные эксперименты

Информация предоставлена исключительно в образовательных целях!
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования предоставленной информации.

 

 

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Генератор Марксаимпульсный генератор высокого напряжения, принцип действия которого основан на заряде соединённых параллельно через резисторы конденсаторов, соединяющихся после заряда последовательно при помощи коммутирующих устройств — выходное напряжение при этом увеличивается пропорционально количеству соединённых конденсаторов.

Такая схема была запатентована Эрвином Марксом (Erwin Marx) в 1923 году.

Эрвин Отто Маркс

В 1914 году В. К. Аркадьев совместно с Н. В. Баклиным построили «генератор молний» — первый импульсный генератор в России, работавший на принципе последовательного соединения конденсаторов для получения умноженного напряжения, но использовавший контактно-механический, а не бесконтактный, способ соединения конденсаторов ступеней.

После заряда конденсаторов запуск генератора обычно производится после срабатывания первого разрядника (обычно обозначаемого как trigger (триггер)). После срабатывания триггера перенапряжение на остальных разрядниках заставляет срабатывать все разрядники практически одновременно, что и обеспечивает сложение напряжений последовательно соединенных конденсаторов.

Генераторы Маркса позволяют получать импульсные напряжения от единиц киловольт до десятка мегавольт. Частота импульсов, вырабатываемых генератором Маркса, зависит от мощности генератора в импульсе — от единиц импульсов в час до нескольких десятков герц. Энергия в импульсе генераторов Маркса широко варьируется (от дециджоулей до десятков мегаджоулей).

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ
Для своих исследований я собрал экспериментальный генератор Маркса.

МОЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
(щелкните по рисунку для просмотра в увеличенном размере)

1 — резисторы в цепи ксеноновой лампы-вспышки
2 — конденсаторы в цепи ксеноновой лампы-вспышки
3 — ксеноновая лампа-вспышка из цифрового фотоаппарата
4 — импульсный трансформатор из советской внешней фотовспышки
5 — резисторы ступеней генератора Маркса
6 — конденсаторы ступеней генератора Маркса
7 — триггер
8 — разрядники ступеней генератора Маркса
9 — главный разрядник генератора Маркса

СХЕМА
(щелкните по рисунку для просмотра в увеличенном размере)

ИЗОЛЯЦИЯ
В моей экспериментальной установке изоляция воздушная.

РАЗРЯДНИКИ
В качестве разрядников второй и следующих ступеней генератора Маркса применяют обычно воздушные (в том числе с глушителями звука) разрядники на напряжение до 100 кВ и ток до 1000 кА.

Для срабатывания генератора Маркса необходимо инициировать пробой первого (триггерного) воздушного промежутка («trigger gap«).
Для этого могут быть использованы различные способы:
«jumping wire» — подвижный проводник — механическое сближение контактов триггерного разрядника с помощью изолированного стержня или внесение изолированной отвертки между контактами разрядника
«three electrode trigger gap» — трехэлектродный воздушный промежуток (тригатрон)
«hydrogen thyratron» — водородный тиратрон

Водородный тиратрон — газоразрядный (заполненный водородом) прибор для управления токами большой величины при высоких напряжениях.
Тиратрон имеет 3 электрода — анод, катод и сетку:

Тригатрон (от англ. trigger — пусковое устройство, пусковой сигнал и (элек)трон) — разновидность управляемого искрового разрядника с холодным катодом для управления большими токами (20-100 кА и вплоть до мегаамперов) при высоких напряжениях (обычно 10-100 кВ).
Тригатрон имеет 3 электрода — 2 массивных (главных) для пропуска тока и маленький управляющий электрод:

Когда тригатрон отключён, напряжение между главными электродами должно быть меньше напряжения пробоя, соответствующего расстоянию между электродами и применённому диэлектрику (воздуху, аргоно-кислородной смеси, азоту, водороду или элегазу). Чтобы включить тригатрон, на управляющий электрод подаётся высоковольтный импульс. Он ионизирует газ между управляющим и одним из главных электродов, возникает искровой разряд, который укорачивает не ионизированный промежуток между главными электродами. Искра создаёт ультрафиолетовое излучение и порождает множество свободных электронов в промежутке. Это быстро приводит к электрическому пробою и между главными электродами возникает электрическая дуга с малым сопротивлением. Дуга продолжается до тех пор, пока напряжение между главными электродами не станет меньше некоторого значения. Стеклянные тригатроны часто покрывают защитной волнистой металлической сеткой во избежание разлёта кусочков стекла при разрыве колбы.

Я в своей установке использовал подобие тригатрона — управляемый разрядник с тремя электродами, но не помещенный в корпус.

Разрядники остальных ступеней — такие же, только без триггерного электрода.
Таким образом, в первой ступени первоначально происходит пробой воздушного промежутка «стержень — сегмент сферы», а в остальных разрядниках — «сегмент сферы — сегмент сферы».
Напряженность электрического пробоя воздуха составляет ~ 3 кВ/мм.

Основной разрядник — два залуженных на конце медных провода.
Устойчивый пробой наблюдается при расстоянии ~ 7 мм между ними:

СХЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Основными элементами схемы зажигания моего генератора Маркса являются времязадающая цепочка RtCt, ксеноновая лампа EL1, трансформатор T1 с обмотками L1 и L2.

Времязадающая цепочка Rt-Ct
Резистивная часть цепочки Rt составлена из 15 последовательно включенных резисторов сопротивлением 10 МОм номинальной мощностью 0,125 Вт.
Общее сопротивление Rt = 150 МОм.

Емкостная часть цепочки Ct составлена из девяти конденсаторов CBB81 Ct1Ct9 3300  пФ x 1000 В:

Общая емкость Ct = 3,3 нФ.

Постоянная времени задающей цепочки RtCt составляет $\tau = 0,5 $  с.

Импульсный трансформатор T1

Импульсный трансформатор («trigger transformer» или «trigger coil«) часто применяется в типовых схемах питания ксеноновых ламп-вспышек («external triggering«):

В такой схеме конденсаторы Cg и C (намного большей емкости — десятки и сотни мкФ) заряжаются до напряжения ~ 300 В. Конденсатор Cg разряжается на первичную обмотку трансформатора 1-2 (с малым числом витков) при замыкании ключа S (в качестве ключа может быть использован тиристор). Номинальная входная энергия при этом для разных типов трансформаторов составляет от 0,9 до 16 мДж. Импульс тока в первичной обмотке вызывает возникновение высоковольтного импульса (2-10 киловольт) во вторичной обмотке 3-2 (с гораздо большим числом витков, чем в первичной). Этот импульс прикладывается к управляющему электроду ксеноновой лампы (металлической (никелевой) пластине или сетке, частично охватыващей колбу лампы) и вызывает ионизацию газа в ней — в лампе возникает тонкий ионизированный стример («streamer«). Ионизация вызывает резкое снижение сопротивления газа в лампе («triggering«), что инициирует разряд основного конденсатора C (энергия разряда — до 130 Дж), подключенного к электродам лампы, через лампу и требуемую резкую вспышку белого света.

В качестве примера такого трансформатора можно привести TC-50:

Параметры трансформатора TC-50:
первичная обмотка — 14 витков, 3,5 мкГн, 130 мОм;
вторичная обмотка — 1000 витков, 2,1 мГн, 180 Ом;
входное напряжение — 300 В;
выходное напряжение — 10 кВ;
емкость конденсатора — 0,22 мкФ;
энергия — 10 мДж.

В своем генератор Маркса я использовал импульсный (авто)трансформатор, взятый мной из советской сетевой фотовспышки «Фотон»:

1 — верхний вывод первичной обмотки L1
2 — объединенные нижние выводы обмоток L1 и L2
3 — верхний вывод вторичной обмотки L2


сетевая фотовспышка «Фотон»

На схеме вспышки трансформатор обозначен как Тр:

Не следует путать импульсный трансформатор для зажигания лампы с трансформатором инвертора, предназначенного для преобразования низкого напряжения питания (например, 6 вольт) в высокое напряжение заряда конденсатора C (например, 340 вольт):

Ксеноновая лампа EL1
Ксеноновая лампа представляет собой трубку (из кварцевого или боросиликатного стекла), заполненную ксеноном, и имеет три электрода — анод, катод и триггер:

Анод и катод обычно изготавливаются из вольфрама.

Лампа в моем генераторе Маркса взята из вспышки цифрового фотоаппарата Genius G-Shot D211:

Зажигание
После подачи питания от выпрямителя, подключенного к высоковольтному генератору, конденсатор Ct начинает заряжаться через резистор Rt.
Параллельно происходит заряд основных конденсаторов C1C4 через резисторы R1R7 (см. полную схему установки выше).
Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения срабатывания лампы EL1, происходит пробой, лампа вспыхивает

и замыкает цепь, соединяя заряженный конденсатор Ct с первичной обмоткой L1 трансформатора T1. Возникающий в обмотке L1  импульс тока наводит импульс высокого напряжения во вторичной обмотке L2. Этот высоковольтный импульс пробивает воздушный промежуток между электродами 3 и 2 воздушного разрядника (см. фотографию выше) (см. разряд 1 на фото ниже). Разряд с управляющего электрода 3 инициирует разряд между основными электродами 1 и 2 конденсаторов первой ступени C1 (см. разряд 2 на фото ниже).


1 — пробой вспомогательного промежутка
2 — пробой основного промежутка

Резистор R1 предотвращает возникновение дугового разряда на первом разряднике после его пробоя.

КОНДЕНСАТОРЫ

Я в своей установке использовал конденсаторы CBB81 (аналог К78-2) — высоковольтные конденсаторы не-индуктивного типа на основе полипропилен-металлизированной плёнки (с большими токами разряда) с огнезащитным эпоксидным покрытием корпуса:

1 — полипропилен-металлизированная плёнка
2 — слой напыленного металла
3 — выводы
4 — красная эпоксидная смола
5 — алюминиевая фольга


Я решил увеличить энергию разряда, добавив конденсаторы 22 нФ x 2000 В:

В итоге, конденсаторы одной ступени включены таким образом:

C1 … C3 — 3300  пФ x 1000 В (общая емкость цепочки 1,1 нФ)
C4, C5 — 8200  пФ x 2000 В (общая емкость цепочки 4,1 нФ)
C6, C7 — 22 нФ x 2000 В (общая емкость цепочки 11 нФ)
Общая емкость конденсаторов одной ступени составила C = 16,2 нФ.2}\over 2} = 0,07 $ Дж. Таким образом, энергия одного разряда составляет около 0,4 Дж. Для сравнения, в проекте Loneoceans Laboratories энергия разряда в первом варианте генератора составила 0,05 Дж, а во втором — 0,56 Дж.

РЕЗИСТОРЫ
Резисторы R2R7 (см. полную схему установки выше) составлены из трех соединенных последовательно резисторов МЛТ по 560 кОм, а резистор R1 — из трех резисторов ОМЛТ по 910 кОм (у всех резисторов номинальная мощность 2 Вт):

Резисторы ОМЛТ имеют такие же электрические параметры, как и МЛТ, но обладают повышенной механической прочностью и надежностью — срок сохраняемости у резисторов ОМЛТ — 25 лет, а у МЛТ — 15 лет.

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С МОИМ ГЕНЕРАТОРОМ МАРКСА

Разряд генератора Маркса:

1 — вспышка ксеноновой лампы
2 — разряд на управляющем электроде
3 — разряд разрядника ступени
4 — разряд основного разрядника разряд генератора Маркса

Разряды моего генератора Маркса при выключенном освещении:

(щелкните мышкой по рисунку для просмотра в увеличенном размере)

При напряжении питания 3,6 кВ интервал между разрядами составил 1,2 с.
При повышении напряжения на выходе высоковольтного источника частота разрядов возрастает — при напряжении 4,2 кВ интервал между разрядами 0,7 — 0,8 с.


Видео моих экспериментов с генератором Маркса
09.11.2015 — https://youtu.be/9waUcT-yDOo
25.03.2013 — https://youtu.be/LLqqs178_sk
24.01.2013 — https://youtu.be/a2DiT5gKEZE


ОПАСНОСТЬ ГЕНЕРАТОРА МАРКСА

Высокое напряжение
Генератор Маркса является источником высокого напряжения — содержит конденсаторы, которые в процессе работы заряжаются до опасного напряжения. Необходимо всегда разряжать конденсаторы перед какими-либо манипуляциями с устройством.
Следует учитывать, что высокое напряжение может вызвать электрический пробой воздуха (напряжение 1 кВ пробивает воздушный промежуток длиной 1,1 мм).

Ультрафиолет
Электрические разряды генератора Маркса являются источником ультрафиолетового излучения в диапазонах UVA (ближний ультрафиолет, УФ-A лучи, 315 — 400 нм) и UVB (средний ультрафиолет, УФ-B лучи, 315 — 280 нм).
При экспериментах следует использовать защитные очки.

Озон
При разряде генератора Маркса в воздухе происходит образование аллотропной формы кислорода — озона $ O_3 $:
$ O_2 + O = O_3 $

Опасность озона (Классификация ЕС согласно Директиве об опасных веществах (DSD)):

окислитель очень токсичен коррозионен

Озон токсичен (относится к 1 классу опасности — «чрезвычайно опасные вещества«) из-за его высокой окисляющей способности и образования во многих реакциях с его участием свободных радикалов кислорода. Основное технологическое применение озона связано именно с его исключительными окислительными свойствами (по своим окислительным возможностям озон опережает хлор и перекись водорода).

Он может причинить вред людям, домашним питомцам и растениям.
50% белых мышей гибнет после 4 часов воздействия озона концентрацией 0,53 — 1 мг/м³.

Порог человеческого обоняния соответствует концентрации озона в воздухе около 0,01 мг/м³.
ПДК озона в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.007-76, ГН 2.2.5.1313-03) 0,1 мг/м³.

ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны – это такая концентрация, которая при ежедневном воздействии (но не более 40 часов в неделю) в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека, обнаруживаемых современными методами исследований, в период работы или в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений.

При вдыхании высоких концентраций озона (9 мг/м3 и выше) может появиться:

  • кашель
  • раздражение глаз
  • головная боль
  • головокружение
  • загрудинные боли
Примечание:
1 мг/м3 озона = 0,46 ppm; 1 ppm = 2,15 мг/м3; 1 мг/л = 103 мг/м3

Озон в высоких концентрациях нестабилен и постепенно превращается в кислород:
$ 2 O_3 \rightarrow 3 O_2 $

При работе моего генератора Маркса запах озона начинает ощущаться уже после нескольких десятков разрядов!

Радиопомехи
Генератор Маркса является источником мощных радиочастотных помех (RFI). Он может повлиять на работу кардиостимуляторов!

ПРИМЕНЕНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ МАРКСА
Генератор импульсов высокого напряжения (генератор импульсного напряжения, ГИН) Маркса используется в разнообразных исследованиях в науке, а также для решения разнообразных задач в технике.
Первоначально генераторы Маркса применялись и применяются сейчас в ядерных и термоядерных исследованиях для ускорения различных элементарных частиц, создания ионных пучков, создания релятивистских электронных пучков для инициирования термоядерных реакций. Также генераторы Маркса применяются в качестве мощных источников накачки квантовых генераторов, для исследований состояний плазмы, для исследований импульсных электромагнитных излучений. В военной технике генераторы Маркса отдельно и в комплексе с виркаторами применяются в качестве генераторов излучения для создания портативных средств радиоэлектронной борьбы, в качестве электромагнитного оружия, действие которого основано на поражении целей радиочастотным электромагнитным излучением (РЧЭМИ).
В американском передвижном генераторе Маркса
FEBETRON-2020 генерируются импульсы тока в 6 кА при напряжении 2,3 МВ, в результате чего излучаются мощные электромагнитные импульсы:
Виркаторы (
Virtual Cathode Oscillator) используются как генераторы излучения в СВЧ и рентгеновском диапазонах. Виркаторы способны произвести очень мощные одиночные импульсы энергии, они конструктивно просты, небольшие по размерам, прочные и способны работать в относительно широкой полосе частот микроволнового диапазона. Мощность таких генераторов может достигать уровня 1010—1012 Вт. Виркатор представляет собой электронную лампу, у которой есть два электрода – эмиттер и сетка. При приложении к ним импульса высокого напряжения формируется облако электронов, которое движется к сетке, пролетает сквозь ее ячейки и колеблется относительно сетки вплоть до полной нейтрализации заряда. При движении электронов с ускорением возникает электромагнитное излучение. Облако электронов выполняет роль «виртуального катода», от которого, собственно, и происходит название «виркатор».

1 — изолятор; 2 — металлический катод; 3— сеточный анод; 4— виртуальный катод; 5— диэлектрическое окно
Генерация гигаваттной мощности требует такого числа электронов, которое можно получить лишь при взрывной эмиссии: на микроостриях поверхности эмиттера под действием поля высокой напряженности происходит сильный местный разогрев вещества и оно превращается в плотную плазму (то есть взрывается). Интересно, что нужная плотность микронеровностей (в сочетании с нужной проводимостью) получается на сломе графита, поэтому один из самых удобных материалов для эмиттера – сломанные грифели карандашей.

Виркатор с емкостным накопителем энергии, Национальный исследовательский Томский политехнический университет (создание мобильных источников СВЧ-излучения, работающих в частотно-периодическом режиме, воздействие излучения на материалы и объекты, радиолокация)
В промышленности генераторы Маркса наряду с другими источниками импульсных напряжений и токов применяются в электрогидравлической обработке материалов, дроблении, бурении, уплотнении грунтов и бетонных смесей.

КАК ПОЛУЧИТЬ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

   Генератор Маркса — довольно простая по принципу работы конструкция, позволяющая получать высокие — до мегавольта и выше — постоянные напряжения в импульсном режиме. Суть его работы такова: n (где n выбирается по желанию, обычные значения — от 5 до 20) ступеней конденсаторов соединены параллельно. Ступени соединены между собой одинаковыми высоковольтными конденсаторами, а между ступенями стоят разрядные промежутки, рассчитанные на напряжение ступени.


Принципиальная схема генератора

   Мною использованные детали:

— Конденсаторы 10*470 пФ 30 кВ
— Резисторы 19*1 МОм


   Когда напряжение на конденсаторах вырастает до напряжения пробоя одного промежутка, они, промежутки, все одновременно пробиваются, и мы на микросекунды получаем последовательное соединение всех ступеней и соответствующее напряжение на выходе.


   В качестве разрядников применяют воздушные разрядники (например, с глушителями звука) на напряжение до 100 кВ и ток до 1000 кА, вакуумные разрядники, игнитроны, импульсные водородные тиратроны. Тиристоры в качестве коммутирующих элементов практически не применяются в связи с малыми значениями обратного напряжения и трудностями синхронизации их срабатывания в случае последовательного соединения.


   Генератор импульсов высокого напряжения (генератор импульсного напряжения, ГИН) Маркса используется в разнообразных исследованиях в науке, а также для решения разнообразных задач в технике.

   Например, генераторы Маркса применяются (начальное историческое применение) в ядерных и термоядерных исследованиях для ускорения различных элементарных частиц, создания ионных пучков, создания релятивистских электронных пучков для инициирования термоядерных реакций.

Видеодемонстрация работы генератора

   В промышленности генераторы Маркса наряду с другими источниками импульсных напряжений и токов применяются в электрогидравлической обработке материалов, дроблении, бурении, уплотнении грунтов и бетонных смесей. Главное в работе генератора — правильно выставленные разрядники. С вами был Mikhal7.

   Форум по схемам высоковольтных устройств

   Форум по обсуждению материала КАК ПОЛУЧИТЬ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ



Генератор высоковольтных импульсов

мегагерц, подходящий для емкостной нагрузки: AIP Advances: Том 7, № 11

I. ВВЕДЕНИЕ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ << II. ЦЕПИ III. ТЕСТИВ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ССЫЛКИ НА СТАТЬИ Линейный электрооптический эффект, известный как эффект Поккельса, широко используется для модуляции амплитуды, поляризации или фазы фотонов. Благодаря сверхбыстрому времени отклика ячейки Поккельса играют решающую роль в экспериментах с квантовой информацией, например, при выборе баз измерения в квантовом распределении ключей и распределении квантовой запутанности, 1–3 1.Дж. Инь, Ю. Цао, Ю.-Х. Ли, С.-К. Ляо, Л. Чжан, Ж.-Г. Рен, W.-Q. Cai, W.-Y. Лю, Б. Ли, Х. Дай и др. , «Распределение запутанности на основе спутников на 1200 километров», Science 356 , 1140–1144 (2017). https://doi.org/10.1126/science.aan32112. M. Giustina, M. A. Versteegh, S. Wengerowsky, J. Handsteiner, A. Hochrainer, K. Phelan, F. Steinlechner, J. Kofler, J. A. Ларссон, К. Абеллан и др. , «Проверка теоремы Белла без значительных лазеек с запутанными фотонами», Physical Review Letters 115 , 250401 (2015).https://doi.org/10.1103/physrevlett.115.2504013. Л. К. Шалм, Э. Мейер-Скотт, Б. Г. Кристенсен, П. Бирхорст, М. А. Уэйн, М. Дж. Стивенс, Т. Герритс, С. Глэнси, Д. Р. Хэмел, М. С. Аллман и др. , «Сильная проверка локального реализма на отсутствие лазеек», Physical Review Letters 115 , 250402 (2015). https://doi.org/10.1103/physrevlett.115.250402 организация пути распространения импульсов, 4,5 4. Y.-H. Ли, Ю. Цао, Х. Дай, Дж. Линь, З. Чжан, В. Чен, Ю. Сюй, Ж.-Й. Гуань, С.-К. Ляо, Дж.Инь и др. , «Экспериментальное циклическое распределение квантовых ключей с дифференциальным фазовым сдвигом», Physical Review A 93 , 030302 (2016). https://doi.org/10.1103/physreva.93.0303025. Х. Ван, Я. Хэ, Я.-Х. Ли, З.-Э. Су, Б. Ли, Х.-Л. Хуанг, X. Дин, M.-C. Чен, Ч. Лю, Дж. Цинь и др. , «Высокоэффективная выборка многофотонных бозонов», Nature Photonics 11 , 361–365 (2017). https://doi.org/10.1038/nphoton.2017.63 или выполнение Q-swishing в лазерных резонаторах. 6 6.П. Квиат, Х. Вайнфуртер, Т. Херцог, А. Цайлингер и М. А. Касевич, «Измерение без взаимодействия», Physical Review Letters 74 , 4763 (1995). https://doi.org/10.1103/physrevlett.74.4763 Для таких приложений время нарастания / спада и частота повторения становятся ключевыми параметрами ячеек Поккельса. Как правило, для экспериментов с квантовой информацией настоятельно требуется более высокая частота повторения, поскольку более высокая частота повторения соответствует более высокой частоте попыток.

Ячейка Поккельса обычно состоит из одного или двух электрооптических кристаллов и модулируется внешним электрическим полем.Для обычных электрооптических кристаллов, таких как KDP, KTP или BBO, внешнее электрическое поле должно быть порядка 100 кВ / м для накопления π -фазного запаздывания на 100 миллиметров. Достижение высокого напряжения вместе с требованиями быстрого нарастания / спада и высокой частоты повторения является основной целью, а также трудностью при создании драйверов для ячеек Поккельса для экспериментов с квантовой информацией.

Более того, ячейка Поккельса ведет себя как конденсатор, поэтому генератор импульсов высокого напряжения, специально разработанный для ячейки Поккельса, фактически реализует быструю зарядку и разрядку емкостной нагрузки, что замедляет время нарастания / спада импульса, выделяет дополнительное тепло. и, наконец, оказывается одним из узких мест при повышении частоты повторения.

Как инструмент, который помогает кодировать поляризацию фотона, регулярно получаемые драйверы ячеек Поккельса с многокилогерцовой частотой повторения больше не могут отвечать требованиям экспериментов с квантовой информацией с высокой пробной скоростью. Очень желателен генератор прямоугольных импульсов напряжения с более высокой частотой повторения, переменной длительностью и амплитудой. И несколько ключевых параметров должны быть удовлетворены для этого генератора: частота следования импульсов более 1 МГц, напряжение регулируется от 0 В до более 800 В , время нарастания / спада менее 50 нс и управляемая емкостная нагрузка более 50 пФ .

Из исследования можно выделить три основных способа реализации генератора импульсов высокого напряжения. Первый способ — использовать электронные лампы, такие как критрон, тиратрон или планарный триод, для генерации импульсов высокого напряжения. 7 7. В. М. Портной, Г. Дж. Рохвайн и Л. Д. Руз, «Характеристики мощных тиристоров», Pulsed Power Conference 1, 336–341 (1995). Таким методом можно достичь наносекундного времени нарастания / спада. Однако устройства громоздкие, а схема сложная.Второй способ основан на топологии лавинного стека транзисторов и лавинной топологии стека Маркса. 8 8. Ю. М. Дауд и Н. Бидин, «Наносекундная коммутация для высоковольтных цепей с использованием лавинных транзисторов», Исследования прикладной физики 1 , 25 (2009). Хотя этот метод может генерировать импульсы высокого напряжения с временем нарастания и спада в масштабе наносекунд или субнаносекунд, частота повторения до 10 кГц все еще относительно низкая. 9,10 9. Р. Бут, Э. С. Фулкерсон, Д.К. Норман, «Управление ячейками Поккельса с помощью лавинных транзисторных генераторов», Pulsed Power Conference, 1997. Дайджест технических документов 2, 1341–1346 (1997) 10. J. Li, Z. Zhao, Y. Sun, Y. Liu, Z. Ren, J. He, H. Cao, M. Zheng, «Топология гибридного импульса, сочетающая топологию, использующую комбинацию модульных схем Маркса на лавинных транзисторах, прямая добавление импульсов и трансформатор линии передачи », Review of Scientific Instruments 88 , 033507 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4978650 С развитием полупроводниковых технологий, полупроводниковые устройства, такие как силовой полевой МОП-транзистор и биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), имеют очень высокий потенциал для применения в генерации высокой частоты повторения и высокого напряжения. импульсы. 11 11. Г. Ван, Дж. Су, З. Дин, Х. Юань и Ю. Пан, «Генератор на основе полупроводникового размыкающего ключа с частотой следования импульсов 4 МГц», Review of Scientific Instruments 84 , 125102 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4833683 Они имеют значительные преимущества перед традиционными электронными лампами и лавинными транзисторами по производительности, стоимости и сложности привода. Двухтактная конфигурация, основанная на силовом MOSFET, имеет время нарастания и спада наносекунды, 12,13 12.М. Т. Берниус и А. Чутджян, «Улучшенный высоковольтный высокочастотный генератор прямоугольных сигналов», Review of Scientific Instruments 61 , 925–927 (1990). https://doi.org/10.1063/1.114194613. З. Тан, Х. Фен и Х. Лонг, «Генератор наносекундных прямоугольных импульсов высокого напряжения для электрооптического переключателя», Review of Scientific Instruments 82 , 075102 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3606447 Этот генератор адаптирован для емкостной нагрузки и обладает мощной способностью управлять ячейкой Поккельса, но частота повторения все еще низкая или не упоминается в этих работах.

В этой статье мы разработали генератор импульсов высокого напряжения, который выдает импульсы высокого напряжения с переменной амплитудой от 0 до 800 В , который работает с частотой повторения 1 МГц при управлении емкостной нагрузкой, эквивалентной 51 пФ. Ширина импульсов высокого напряжения регулируется от 300 нс до 700 нс с временем нарастания 46 нс и временем спада 31 нс . Генератор специально разработан для емкостной нагрузки, а также имеет широкие перспективы применения там, где требуются генераторы импульсов высокого напряжения.

II. ЦЕПИ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. ЦЕПИ << III. ТЕСТИВ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ССЫЛКА НА СТАТЬИ Как показано на рис. 1, генератор импульсов высокого напряжения содержит две основные части: схему управления затвором, запускаемую внешним входом, и схему генератора импульсов с источником питания высокого напряжения. Схема генератора импульсов высокого напряжения используется для генерации импульсов высокого напряжения с временем спада и временем нарастания в десять наносекунд, что достигается путем последовательного быстрого включения и выключения двух полевых МОП-транзисторов Q1 и Q2.Имеются паразитные или паразитные емкости C gs между затвором (G) и истоком (S), C gd между затвором (G) и стоком (D), а входная эквивалентная емкость C ISS = C gd + C GS . Когда C ISS заряжается или разряжается до порогового напряжения затвора В th , силовые полевые МОП-транзисторы включаются или выключаются.Чем выше ток, тем быстрее переключаются силовые полевые МОП-транзисторы. Таким образом, схема драйвера затвора с высокой способностью возбуждения используется для генерации пары коротких триггерных сигналов для достижения быстрого переключения силовых полевых МОП-транзисторов Q1 и Q2.

Далее будут подробно рассмотрены две основные части конструкции.

A. Схема драйвера затвора

Схема драйвера затвора в основном состоит из двух драйверов U1 (2) высокочастотных полевых МОП-транзисторов и соответствующих схем связи по переменному току. Драйверы сильноточных полевых МОП-транзисторов IXRFD630 выбраны потому, что они могут выдавать пиковый ток 30 А , что гарантирует, что C ISS можно зарядить до В th за наносекунды и включить питание. МОП-транзистор Q1 (2).Схема драйвера затвора требует источника питания постоянного тока 15 В для IXRFD630. Чтобы обеспечить мгновенный высокий ток и отфильтровать высокочастотный шум, три разных конденсатора корпуса расположены на выводах VCC U1 и U2. Различные пакеты конденсаторов имеют разные паразитные индуктивности и приводят к разным кривым импеданса и ESR (эквивалентного последовательного сопротивления), соответствующих частотам. 14 14. Дж. Кейн, «Сравнение многослойных керамических и танталовых конденсаторов», Техническая публикация AVX, Корпорация AVX.Когда в фильтрующей сети применяется комбинация различных кривых ESR, может быть достигнута лучшая эффективность фильтрации.

Выходной вывод U1 напрямую соединен с емкостью связи по переменному току C1 и сопротивлением R5. Поскольку первичный изолирующий трансформатор T1 можно эквивалентно рассматривать как катушку индуктивности L1, сигналы H-триггера, которые включают силовой полевой МОП-транзистор Q1, будут проходить через цепь RLC. Предполагается, что схема RLC будет работать в условиях чрезмерного демпфирования, и колебания сильно подавлены, что требует R5≥2L1 / C1.В эксперименте значение индукции L1 и конденсатора связи C1 составляет около 10 мкГн, и 100 нФ, а в условиях чрезмерного демпфирования требуется R 5 ≥ 20 Ом.

B. Схема генератора импульсов

Схема генератора импульсов является ключевой частью системы, в которой введена двухтактная конфигурация для повышения выходной мощности возбуждения и генерации импульса высокого напряжения с временем нарастания / спада шкалы в десять наносекунд. . Схема генератора импульсов состоит из трех основных частей: двух изолирующих трансформаторов импульсов, двухтактной схемы конфигурации и источника питания высокого напряжения.

Изолирующий трансформатор — широко используемый и эффективный инструмент для обеспечения токовой развязки. Поскольку полевой МОП-транзистор Q1 высокой мощности в двухтактной конфигурации является плавающим, для достижения гальванической развязки между Q1 и выходом схемы управления затвором применяется изолирующий трансформатор с высокой частотой повторения импульсов. Однако коммерческие изолированные драйверы затвора (например, ADUM1233, IX6R11) обычно не удовлетворяют требованиям по напряжению изоляции (800 В, ), в то время как микросхемы трансформатора (например.PA2531NL, PA2621INL) обычно не соответствуют требованиям по частоте повторения (более 1 МГц).

Для решения проблем, связанных как с высоким напряжением изоляции, так и с высокой частотой повторения. Мы разработали собственные изолирующие трансформаторы, отвечающие требованиям как высокого изоляционного напряжения, так и высокой частоты следования импульсов. Семейство ферритов NiZn (никель-цинк) характеризуется проницаемостью μ, ≤ 2500, высокой пропускной способностью линии передачи и высокой практической частотой. В качестве сердечника трансформатора был выбран кольцевой феррит NiZn.Первичная и вторичная обмотки, напряжение пробоя которых достигает 10 кВ , сплетены в чередующихся направлениях вокруг кольцевого сердечника, а соотношение витков составляет 1: 1.

Схема двухтактной конфигурации в основном содержит два МОП-транзистора FQA8N100C, обозначенных как Q1 и Q2, напряжение пробоя которых составляет 1000 В , с соответствующим постоянным током стока 8 А и RDS (вкл.) 1,45 Ом. Входной источник питания высокого напряжения подключен к стоку Q1. Затвор Q1 плавает над землей и подключен к вторичной обмотке T1 через демпфирующий резистор R3.Сток Q2 соединен с истоком Q1, а исток Q2 соединен с землей. Резисторы R4 и R3 с сопротивлением 3,3 Ом используются для гашения звона привода затвора. Временная диаграмма триггера и форма выходного импульса высокого напряжения показаны на рисунке 2. Когда сигнал H-триггера поступает на вывод затвора полевого МОП-транзистора Q1 высокой мощности, Q1 включается и заряжает емкостную нагрузку до 800 V через 46 нс . Как только сигнал L-триггера достигает затвора полевого МОП-транзистора Q2 низкой мощности, Q2 включается, сток Q2 заземляется, и емкостная ячейка Поккельса разряжается до 0 В за 31 нс с по Q2.Стабилитрон D1 используется для гарантии того, что напряжение затвор-исток полевого МОП-транзистора не превышает ограничения. Резистор R6 (680 Ом) должен обеспечить канал с низким импедансом для сброса заряда затвора.

Источник высокого напряжения используется для обеспечения высокого напряжения до 1 кВ и может обеспечивать ток до 500 мА для схемы генератора импульсов. Фактически, традиционный высоковольтный источник питания не может обеспечить достаточный мгновенный ток. В данной работе используется группа конденсаторов, состоящая из десяти высоковольтных керамических конденсаторов емкостью 10 нФ , что позволяет обеспечить достаточно большой мгновенный ток для схемы генератора импульсов.Из-за таких свойств, как быстрое время нарастания-спада, высокая частота повторения и высокий мгновенный ток, для подавления электромагнитных помех (EMI) следует тщательно учитывать следующие факторы, такие как расщепление земли, ширина трассы высокого напряжения и расположение компонентов. и целостность сигнала. В конструкции печатная плата разделена на секцию драйверов и секцию генератора импульсов, таким образом, земля соответственно разделена на две части, которые соединены вместе с помощью трансформатора собственной разработки, чтобы предотвратить влияние электромагнитных помех на секцию драйверов.

III. ТЕСТЫ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыАБСТРАКТИ. ВВЕДЕНИЕ II. ЦЕПИ III. ИСПЫТАНИЯ << IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СТАТЬИ Мы тестируем нагрузку схемы генератора импульсов высокого напряжения с конденсатором 51 пФ, что в точности соответствует значению эквивалентной емкостной нагрузки ячейки Поккельса M350-50 от ConOptics. Как показано на рис. 3, испытательная установка состоит из 5 основных приборов, включая генератор импульсов высокого напряжения мегагерцового диапазона (a), произвольные генераторы AFG3252 (b) для обеспечения одной пары сигналов TTL с частотой повторения 1 МГц вместо ПЛИС в практических случаях, систему циркуляции воды (c) для охлаждения силовых полевых МОП-транзисторов и драйверов РЧ-полевых МОП-транзисторов, осциллограф Tektronix DPO4104 (d) для записи формы импульса высокого напряжения и источник питания Dh2722A-6 (e ) для обеспечения высокого напряжения.Форма волны выходного импульса высокого напряжения показана на рис. 4. Время спада 10 % — 90 % составляет около 31 нс , а время нарастания составляет 46 нс , амплитуда импульсов высокого напряжения составляет 800 В , а частота повторения составляет 1 МГц.

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. ЦЕПИ III. ТЕСТИВ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ << ССЫЛКИ НА СТАТЬИ

В этой статье схема двухтактной конфигурации применяется к конструкции генератора импульсов высокого напряжения, который подходит для емкостной нагрузки.Разработан и испытан генератор импульсов высокого напряжения. Все требования, частота следования импульсов более 1 МГц, регулируемое напряжение от 0 В до 800 В , время нарастания / спада менее 50 нс и управляемая емкостная нагрузка более 50 пФ , успешно выполнены.

БЛАГОДАРНОСТИ

Эта работа была поддержана Центром передового опыта и синергетических инноваций Китайской академии наук (CAS) в области квантовой информации и квантовой физики Шанхайского отделения Китайского технологического университета Национальным агентством естественных наук Фонд Китая (грант №11405172), CAS Key Technology Talent Program, Shanghai Sailing Program.

для источника высокого напряжения Генератор отрицательных ионов Вход 12 В Высокая эффективность Генератор импульсов высокого напряжения Инвертор Промышленные и научные электрические испытания ziptimberline.com

Генератор отрицательных ионов источника напряжения Вход 12 В Высокоэффективный генератор импульсов высокого напряжения Инвертор для высокого напряжения, источник отрицательных ионов Генератор Высокоэффективный высоковольтный импульсный генератор на входе 12 В Инвертор для высокого напряжения, Высокоэффективный высоковольтный импульс на входе 12 В, для источника высокого напряжения Генератор отрицательных ионов: Промышленный и научный, Инвертор для генератора импульсов, Здесь есть другие варианты, Товары с бесплатной доставкой, Получите лучшие бренды по конкурентоспособным ценам., для источника высокого напряжения, генератор отрицательных ионов, 12 В, высокоэффективный инвертор генератора импульсов высокого напряжения.

Особенности:, Его можно использовать для школьного научного эксперимента, модуль использует принцип катушки Тесла, модуль генератора импульсов высокого напряжения постоянного тока 12 В постоянного тока, емкость катушки зажигания, расстояние дуги 50 мм. генератор отрицательных ионов, определить, может ли емкость аккумулятора обеспечить максимальную выходную мощность аккумулятора, высокое напряжение на выходе, если 6 В или около того вы можете вывести t, поэтому мы не можем работать долгие часы, диаметр 5 мм 33 мм, его можно использовать для школьный научный эксперимент.Размеры: длина 69, Spec:, выход высокого напряжения p, расстояние дуги: 30 мм-50 мм, вход 12 В, выход высокого напряжения, импульсный ток. 5A-1A, модуль использует принцип катушки Тесла. После входного терминала DC6V-12V напряжение, качество, входное напряжение: DC 6V-12V, источник высокого напряжения при использовании небольшого научного производства. он может получить десятки тысяч вольт постоянного тока, внутренняя часть не должна нагреваться, 1, расстояние биполярного разряда высокого напряжения: 2-5 см, будьте осторожны при использовании, он может получить десятки тысяч вольт постоянного тока.малый размер, импульсный генератор, инвертор, электронное оборудование, высокоэффективный импульс высокого напряжения на входе 12 В, простое управление, высокоэффективный импульс высокого напряжения на входе 12 В, легко повредить модуль, входной ток: 0, Этот модуль представляет собой науку о небольшом производстве с высоким Готовый модуль трансформатора / бустера инвертора напряжения, Длина входной линии: 25 см, подход к измерению напряжения — это время дуги, Модель модуля: MCY-12-1, Модуль питания, хорошая мощность, 2, Для проверки расстояния дуги от короткого до длительного эксперимента, Выход высокого напряжения длиной: около 92 см, энергия не может быть высвобождена из-за высокого давления, генератор отрицательных ионов, типы высокого напряжения: импульсный тип постоянного тока.Расстояние до дуги, расстояние до дуги, зависит от напряжения, после входного терминала DC6V-12V, высокая эффективность, качество, Этот модуль представляет собой науку о небольшом производстве с законченным модулем высоковольтного инверторного трансформатора / усилителя. Чтобы избежать использования электричества при высоковольтной нагрузке, 3, вход 12 В, высокое напряжение на выходе, для генератора отрицательных ионов высокого напряжения: Industrial & Scientific. 4, шокирующий звук, простота в эксплуатации, источник высокого напряжения при использовании небольшого научного производства.DC12V DC модуль генератора импульсов высокого напряжения емкость катушки зажигания расстояние дуги 50 мм, меры предосторожности при использовании: электронное оборудование, когда мощность строго запрещена, превышает максимальное расстояние дуги, импульсный генератор инвертор, для источника высокого напряжения генератор отрицательных ионов: промышленные и научные. Выходное напряжение: около 500 кВ, необходимо отрегулировать правильное расстояние между передним концом высоковольтной мощности. звук шокирующий, мощность хорошая.

Новые генераторы импульсов высокого напряжения

Название: Новые генераторы импульсов высокого напряжения

ОБЪЕМ: 2 ВЫДАЧА: 1

Автор (ы): Аббас Пурзаки и Хоссейн Мирзаи

Место работы: Департамент электротехники и электроники, Хорасанский научно-исследовательский институт пищевых наук и технологий, шоссе Гочан 12 км, Машад, Иран.

Ключевые слова: генератор Маркса, MOSFET, IGBT, нелинейный конденсатор, схема формирования импульсов, тиристор

Abstract: Использование импульсов высокого напряжения нашло применение в биотехнологии, медицине, промышленных приложениях, а также в пищевой промышленности и консервировании. Применение биотехнологии включает электрохимиотерапию, перенос генов, электросварку белков в плазматическую мембрану клетки, электрослияние клеток, трансдермальную доставку лекарств, обработку воды и питание.Промышленные применения импульсов высокого напряжения включают фильтрацию частиц дымового газа с помощью электростатических фильтров, обработку металлических и полимерных материалов путем иммерсионной ионной имплантации, изготовление возбуждающих лазеров, импульсную радиографию или ионизацию, использование источников поляризации в ускорителях, испытание изоляции и т. Д. Эффективность всех этих приложений сильно зависит от параметров электрических импульсов, которые подводятся к обрабатываемому объекту с помощью специально разработанных электродов и электронных устройств.В этой статье будет описана конструкция и конструкция генератора высоковольтных импульсов. Мы представили наиболее часто используемые методы генерации сигналов, основанные на различных методах, таких как: ячейки Маркса и искровые разрядники, последовательные и параллельные полевые МОП-транзисторы, IGBT, нелинейный конденсатор, тиристор статической индукции и модульное высокое напряжение. Также представлены методы генераторов высоковольтных импульсов, основанные на различной форме импульсов.

Генераторы импульсов

| Барт Электроникс

Barth представляет новые генераторы импульсов

Barth Electronics, Inc.представляет новую линейку генераторов высоковольтных импульсов серии 700! Новая модель 731 выдает импульсы со временем нарастания <200 пс, амплитудой от 500 вольт до 3 кВ. Новая модель 733 выдает импульсы со временем нарастания <200 пс, амплитудой от 500 вольт до 5 кВ. Предыдущие модели 632 и 732 были заменены этими новыми моделями. Мы также продолжаем предлагать модель 790, как показано ниже.

Модель 731 *** НОВИНКА

Технические характеристики модели 731 Лист данных

ОПИСАНИЕ

Генератор высоковольтных импульсов модели 731 выдает импульсы со временем нарастания <200 пс, от 500 вольт до амплитуды 3 кВ, для подачи на любой импеданс нагрузки через коаксиальный кабель 50 Ом.Генератор имеет минимальную ширину импульса 1,5 нс и максимальную 400 нс. Ширина прямоугольного выходного импульса определяется длиной линии заряда. HPM, антенны с импульсным приводом, моделирование сухого хода и испытание импульсов высокого напряжения - вот лишь некоторые из областей применения этого генератора импульсов высокого напряжения.

Модель 733 *** НОВИНКА

Технические характеристики модели 733 Лист данных

ОПИСАНИЕ

Генератор высоковольтных импульсов модели 733 выдает импульсы со временем нарастания <200 пс, от 500 вольт до амплитуды 5 кВ, для подачи на любой импеданс нагрузки через коаксиальный кабель 50 Ом.Генератор имеет минимальную ширину импульса 1,5 нс и максимальную 400 нс. Ширина прямоугольного выходного импульса определяется длиной линии заряда. HPM, антенны с импульсным приводом, моделирование сухого хода и испытание импульсов высокого напряжения - вот лишь некоторые из областей применения этого генератора импульсов высокого напряжения.

Модель 790

ОПИСАНИЕ

Генератор импульсов модели 790 от 0 до +/- 200 В Генератор переходных импульсов представляет собой комбинированный тестер чувствительности с фиксацией фиксации и тестер реакции на нагрузку с питанием от источника питания.Генератор с защелкой использует механический геркон с настраиваемой импульсной сетью для создания одиночных чистых переходных импульсов с быстрым нарастанием. Тестирование отклика на нагрузку источника питания переключает резистивную нагрузку на тестовый источник питания 10 Ом или 60 Ом, наблюдая за параметрами восстановления питания.

Официальный дистрибьютор FID GmbH

Генераторы импульсов

[email protected]

http://www.fidtechnology.com

PG 20 — 4000, Генератор высоковольтных импульсов, 10/700 мкс, 5/320 мкс, 20 кВ

PG 20 — 4000

Генератор импульсов высокого напряжения

  • Удар молнии:
  • 10/700 мкс напряжение и 5/320 мкс ток
  • 20 кВ, 500А

Согласно

CCITT-K17 / K20 / K22

ITU-T / K44

VDE 0847

Генератор высоковольтных импульсов PG 20-4000 генерирует стандартные импульсные напряжения с формой волны 10/700 мкс.Выходное напряжение регулируется от 1 кВ до 20 кВ. Полярность выходного напряжения может быть положительной или отрицательной.

Предназначен для диэлектрических испытаний компонентов и систем в соотв. согласно CCITT K17 / K20 / K22, ITU-T / K44, IEC 61000-4-5, EN 61000-4-5, VDE 0847. Один высоковольтный выход с последовательным резистором 25 Вт для прямого тестирования устройств защиты от перенапряжения. доступен. Ток короткого замыкания с формой волны 5/310 мкс можно отрегулировать до 500 А путем выбора зарядного напряжения.

PG 20-4000 имеет управляемый микропроцессором пользовательский интерфейс и 5-дюймовый сенсорный экран для простоты использования. Микропроцессор позволяет пользователю выполнять либо стандартные процедуры тестирования, либо «определяемую пользователем» последовательность испытаний. Стандартный порт USB позволяет распечатать сводку параметров теста на USB-накопитель.

Программа HILO-REMOTE позволяет полностью дистанционно управлять испытательным генератором через световод Ethernet, а также документировать и оценивать результаты испытаний в соответствии с IEC 17025.Для регистрации определенных импульсов он оснащен функцией записи импульсов (IRF). Кроме того, все функции генератора могут управляться компьютером через изолированный оптический интерфейс.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

PG 20-4000

Основной блок:

Сенсорная панель с микропроцессорным управлением

7 дюймов, 800X480, 24 бита

Оптический интерфейс Ethernet для дистанционного управления генератором

опционально

Интерфейс сохранения отчетов

USB

Вход внешнего триггера

переключатель

Выход внешнего триггера

10 В при 1 кВт

Разъем для внешней петли защитной блокировки

24 В =

Внешние красные и зеленые сигнальные лампы

230 В, 60 Вт

Электропитание

230 В, 50/60 Гц

Размеры настольного корпуса Ш * В * Г

555 * 604 * 800 мм 3

Масса

110 кг

Генератор высоковольтных импульсов

Импульсное выходное напряжение, регулируемое

1-20 кВ ± 5%

Полярность импульсного выхода, выбирается

поз / нег / альт

Макс.запасенная энергия

4000 Дж

Время зарядки, макс.

<50 сек

макс. частота повторения

1/60 сек

Схема формирования импульсов

10/700 мкс

Пиковое выходное напряжение, регулируемое заданным зарядным напряжением

1-20 кВ ± 5%

Форма сигнала выходного напряжения разомкнутого контура: время фронта / время хвоста

10/700 мкс ± 30% / 20%

Пиковый выходной ток, регулируемый заданным зарядным напряжением

25-500 А ± 10%

Форма сигнала выходного тока короткого замыкания: время фронта / время хвоста

5/320 мкс ± 20%

Опция:

Программное обеспечение HILO-REMOTE, для дистанционного управления

с функцией записи импульсов (IRF)

(XP, WIN7, WIN8, WIN10), вкл.Световод длиной 5 м и интерфейс Ethernet для ПК

Опция:

Описание команд дистанционного управления

Вкл. Интерфейс Ethernet для ПК и световод длиной 5 м

Опция:

Испытательные шкафы разные

Опция:

Встроенный импульсный делитель напряжения

Соотношение

= 1000: 1 ± 5%

Выход монитора для импульсного выходного тока, встроенный

20 мВт, 1.0 МГц

A Генератор высоковольтных импульсов для испытания образцов диэлектрика

Версия PDF также доступна для скачивания.

Кто

Люди и организации, связанные либо с созданием этого отчета, либо с его содержанием.

Аудитории

Мы определили это Отчет в качестве первоисточника в наших коллекциях.Исследователи, преподаватели и студенты могут найти этот отчет полезным в своей работе.

Свяжитесь с нами

Какие

Описательная информация, помогающая идентифицировать этот отчет.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этим отчетом.

Статистика использования

Когда последний раз использовался этот отчет?

Взаимодействовать с этим отчетом

Вот несколько советов, что делать дальше.

Версия PDF также доступна для скачивания.

Ссылки, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / Поделиться


Печать
Электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемых форматах.

Ключ архивных ресурсов (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Изображений

URL

Статистика

Келли, Р.Д. Генератор высоковольтных импульсов для испытания диэлектрических образцов, отчет, 13 июля 1960 г .; Альбукерке, Нью-Мексико. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc853002/: по состоянию на 14 ноября 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Цифровая библиотека UNT, https://digital.library.unt.edu; кредитование Департамента государственных документов библиотек ЕНТ.

Высокое напряжение, биполярность и униполярность произвольной формы — Sky Blue Microsystems GmbH

Генераторы импульсов

EHT разработаны для обеспечения точного управления формой выходного сигнала для оптимизации процесса.Эти блоки имеют изолированный / плавающий выход и могут быть смещены относительно нагрузки или заземлены. Они были разработаны для управления плазменными нагрузками для медицинских устройств, фундаментальных исследований и обработки полупроводников.

Каждый рабочий цикл, выходное напряжение и частота повторения импульсов могут быть независимо отрегулированы пользователем от нуля до максимального значения. Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки.

Пользователь указывает требуемые характеристики в зависимости от потребности приложения.Сценарий сборки может быть следующим:

  • Время нарастания и спада от 100 нс до 1 мкс, в зависимости от нагрузки
  • максимальное выходное напряжение 1 кВ, 2,5 кВ, 5 кВ или 10 кВ
  • максимальная мощность 100 Вт, 500 Вт, 1000 Вт , 5000 Вт
  • частота постоянного тока 100 кГц (доступна более высокая пиковая частота) и
  • рабочий цикл от 0% до 100%

Устройство поставляется как система под ключ и может управляться с передней панели или с помощью дистанционное управление. Доступны варианты «только текущий источник» или «источник-приемник».

Рабочий цикл, частота повторения импульсов и выходное напряжение — все независимо, пользователь может настраивать их от нуля до максимального значения. Максимальное выходное напряжение и мощность устанавливаются при заказе. Пожалуйста, свяжитесь со Sky Blue, чтобы обсудить конкретные потребности вашего приложения.

Униполярные генераторы сигналов произвольной формы (ниже 10 кВ)

  • Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки
  • Генерация прямоугольных сигналов произвольной формы
  • Чистые прямоугольные сигналы на выходе с быстрым нарастанием / спадом
  • Система под ключ с передней панелью и / или дистанционное импульсное управление
  • Выходное напряжение, рабочий цикл и частоту повторения импульсов, настраиваемые независимо пользователем
  • Управляет широким спектром нагрузок, включая плазменные разряды
  • Pre-Pulse уменьшает звон при нагрузках с паразитной индуктивностью / емкостью

Технические характеристики

  • Частота: постоянный ток — 100 кГц (возможна более высокая пиковая частота)
  • Рабочий цикл: 0 — 100%
  • Время нарастания / спада прямоугольной волны: 100 нс — 1 мкс (в зависимости от нагрузки)
  • Максимальное выходное напряжение варианты: 1, 2.5, 5 или 10 кВ
  • Варианты максимальной мощности: 100, 500, 1000 или 5000 Вт
  • Доступны только источник тока или варианты источника и потребителя

Униполярные генераторы произвольной формы (выше 10 кВ)

  • Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки
  • Генерация произвольной прямоугольной волны
  • Чистая прямоугольная волна на выходе при высоком напряжении
  • Система под ключ с передней панелью и / или дистанционным управлением импульсами
  • Независимо настраиваемое пользователем выходное напряжение, рабочий цикл и импульс частота повторения
  • Управляет различными нагрузками, включая плазменные разряды

Технические характеристики

  • Варианты максимального выходного напряжения: 10-40 кВ
  • Варианты максимальной мощности: 100, 500, 1000 или 5000 Вт
  • Макс. Частота: 1 кГц (возможна более высокая пиковая частота)
  • Макс. Рабочий цикл: 2%
  • Время нарастания / спада прямоугольной волны: 1 — 4 мкс (в зависимости от нагрузки)
  • Доступны варианты только источника тока или источника и потребителя

Биполярные импульсные генераторы

  • Изолированный / плавающий выход может быть смещен относительно нагрузки
  • Биполярные импульсы
  • Чистый прямоугольный выход с быстрым нарастанием / спадом
  • Система под ключ с передней панелью и / или дистанционным управлением импульсами
  • Выходное напряжение, рабочий цикл и частоту повторения импульсов, регулируемые независимо пользователем
  • Управляет широким спектром нагрузок, включая плазменные разряды

Технические характеристики

  • Частота: DC — 100 кГц (возможна более высокая пиковая частота)
  • Время нарастания / спада прямоугольной волны: 100 нс — 1 мкс (в зависимости от нагрузки)
  • Варианты максимального выходного напряжения: 1, 2.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *