Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника

Подождите немного. Документ загружается.

280

Глава 15. Генераторы Маркса

потребовались мощные генераторы на токи до мегаампер и более при напряже-

нии порядка мегавольт и десятка мегавольт. Широкое применение для этих целей

получили генераторы Маркса. Для снижения габаритных размеров при использо-

вании в качестве изолирующей среды сжатого газа либо жидких диэлектриков в

последнее время широкое распространение получили ГМ закрытого типа. При

этом генератор размещают в металлическом баке, что приводит к увеличению

емкости каскадов относительно заземленных стенок бака. Для повышения мощ-

ности ГМ и снижения его индуктивности используют параллельное включение

нескольких секций, для надежного включения которых разработаны новые схемы

с использованием емкостных и других элементов связи, применением трехэлек-

тродных разрядников в каждом каскаде и специальных высокоимпедансных пус-

ковых секций ГМ.

Известно [19], что параллельная работа секций ГМ возможна при условии

включения их на нагрузку в течение времени, когда рост напряжения на нагрузке

еще не снижает напряжения на разрядниках выходных каскадов, т.е. разброс сра-

батывания генераторов должен быть существенно меньше времени нарастания

напряжения на нагрузке, составляющего несколько микросекунд для генераторов,

используемых для зарядки емкостных накопителей, и не более 0,1 мкс для генера-

торов, работающих на резистивную нагрузку. Следовательно, для устойчивой па-

раллельной работы нужно иметь генераторы с одинаковым временем запаздывания

и разбросом в запаздывании порядка 10 не. Если в разрядниках имеются проме-

жутки длиной около 1 см в воздухе при давлении 1+2 атм, то можно получить ста-

бильность срабатывания лучше 10 не в условиях однородного поля напряженно-

стью порядка 100 кВ/см с предварительным облучением промежутка.

Устойчивая работа параллельных секций достигается прежде всего устранением

возможности самосрабатывания секции, что возможно, когда напряжение на элект-

родах пускового разрядника существенно ниже статического пробивного. Это значит,

что коэффициент запаса

к*

/11р

> 1, где

- статическое пробивное напряжение,

-рабочее напряжение на промежутке. В то же время нужно иметь в промежутках

разрядников поля указанной выше напряженности. Все это привело к созданию спе-

циальных модификаций генераторов Маркса или подобных им систем [20].

Необходимость создания все более мощных ГМ привела к зигзагообразной

компоновке накопительных конденсаторов. Выяснилось, что смежные конденсато-

ры четных и нечетных каскадов имеют паразитные емкостные связи между собой,

ускоряющие срабатывание разрядников первых каскадов. Используя это явление,

был разработан ГМ с дополнительными емкостными или резистивными связями

через один каскад и более. Принципиально новым здесь является теоретическая

возможность получения более чем двукратного перенапряжения на двухэлектрод-

ных промежутках ГМ и быстрого и надежного включения ГМ на нагрузку.

Повышение мощности единичных ГМ оказалось нецелесообразным из-за боль-

ших собственной индуктивности разрядного контура, индуктивности и резистив-

ного сопротивления включаемых промежутков, сравнительно ненадежной работы

ГМ в условиях аварийных пробоев, трудности в стандартизации элементов конст-

рукции. Практика разработки мощных генераторов пошла по пути параллельного

соединения большого числа ГМ сравнительно малой мощности [17, 19, 21]. В этом

случае выход из строя одного из конденсаторов вызывает меньшие нарушения в

§15.3

Типы микросекундных генераторов Маркса

281

работе системы. Кроме того, упрощается технология изготовления и сборки ГМ,

замены дефектных элементов, комбинирование выходных параметров генераторов

и т.д.

Принципиальное значение при параллельной работе многих секций ГМ приоб-

ретают вопросы запуска отдельных ГМ, их включения на общую нагрузку, влияния

паразитных связей между элементами на работу разрядников ГМ и другие сопут-

ствующие явления.

Для запуска многих параллельно работающих ГМ используют [20] сравнитель-

но маломощные пусковые ГМ. В параллельно запускаемых ГМ разрядники дела-

ются трехэлектродными, на пусковой электрод каждого из них подается импульс

от пускового ГМ. Хотя это увеличивает надежность параллельного включения ГМ,

однако в целом усложняет всю схему и требует модельных испытаний. С увеличе-

нием числа каскадов возрастают потери и существенно усиливается влияние пара-

зитных параметров или срезающего разрядника на перенапряжения при работе

всего ГМ, а следовательно, и на его включение [22]. Это затрудняет реализацию

той или иной идеи в многосекционных ГМ, помещенных в металлический бак.

Ниже описаны основные конструктивные особенности и принципиальные схемы

наиболее мощных ГМ мегаджоульного энергозапаса.

На рис. 6 приведена основная электрическая схема ГМ, используемая в ускори-

телях «Негшез-!» и «Негшез-И» [21]. В генераторах зарядка накопительных емко-

стей С двусторонняя от источников постоянного напряжения +*У

и через за-

рядные резисторы К. При подаче высоковольтного импульса на пусковой электрод

каждого разрядника в первом (нижнем) ряду конденсаторы этого ряда включаются

последовательно. Напряжение на выходе ряда должно быть равно NVо, где N -

число конденсаторов С в ряду (число каскадов).

Рис.

15.6.

Схема генератора Маркса ускорителя «Негшез»

282

Глава 15. Генераторы Маркса

Непробитые промежутки разрядников в последующих рядах обладают собст-

венной емкостью

а паразитные конструктивные емкости С

шунтируют заряд-

ные резисторы. Поэтому мгновенное значение напряжения на этих промежутках:

(15.9)

Однако это напряжение нарастает с постоянной времени т - С

К до М/

. Если

больше напряжения самопробоя двухэлектродных промежутков в последую-

щих рядах, то ГМ включается. Таким образом, нижний предел управляемости ГМ

определяется числом каскадов с управляемыми разрядниками в нижнем ряду.

На рис. 7 показано конструктивное расположение элементов ГМ, используемо-

го в ускорителе «Негтез-1», для одного ряда. Вверху расположены разрядники, а

внизу накопительные конденсаторы цилиндрического типа диаметром 0,2 м с рас-

стоянием между ними и между рядами ~0,15 м. Конденсаторы скреплены между

собой полиэтиленовыми распорками. Вся накопительная группа подвешена на

пластиковых тросах. Ускоритель «Негтез-1» питается от ГМ с выходным напряже-

нием 4 МВ и энергозапасом 0,1 МДж. ГМ состоял из шести заполненных и одного

не полностью занятого конденсаторами ряда. Последний ряд, таким образом, нахо-

дился на большем изоляционном расстоянии от стенок бака (шириной 3 м, длиной

и высотой 3,6 м), заполненного трансформаторным маслом. Зарядные резисторы

представляли собой раствор медного купороса, залитый в виниловые трубки с вы-

веденными медными концами. Зарядные и земляные сопротивления каждого ряда

были равны соответственно 1,2 и 25 кОм. Эти сопротивления вместе с внутренним

сопротивлением ГМ разряжали его с постоянной времени 16 мкс. Искровые раз-

рядники не подсвечивали друг друга. Индуктивность всего ГМ была 22 мкГн, а

Рис. 15.7. Компоновка одного ряда ГМ ускорителя «Негтез». 1 - разрядники, 2 - полиэти-

леновые распорки,

- накопительные конденсаторы,

- пластиковые тросы

§15.3

Типы микросекундных генераторов Маркса

283

емкость 13,1 нФ. Последовательное сопротивление составляло 4 Ом, С

« 45 пФ,

а С

« 90 пФ (рис. 6). Емкость на землю каждой ступени оценена менее 20 пФ.

С учетом (9) это дает быстрое нарастание напряжения 11% на непробитом проме-

жутке до 4{У

> а затем его рост до 6 Щ с постоянной времени 0,15 мкс. ГМ ускори-

теля «Негте$-1» включал 40 разрядников. Из диаграммы включения разрядни-

ков [21] следует, что последовательность пробоя промежутков не везде соответст-

вует (9), так как после пробоя 23 разрядников начинали пробиваться разрядники с

высоковольтного конца ГМ, а последними одновременно пробивались 7 разрядни-

ков с 28-го по 36-й номер. Возможно, здесь емкости относительно земли сильнее

влияют на перенапряжения на отдельных промежутках, чем соотношение С

/С%.

Для ускорителя «Негшез-П» разработан ГМ, конструктивно подобный преды-

дущему с той разницей, что каждый каскад содержал два соединенных параллель-

но конденсатора по 0,5 мкФ на 100 кВ. Для увеличения пробивного напряжения

были изменены длины распорок. ГМ состоял из 186 конденсаторов, расположен-

ных в 31 ряду, и 93 искровых разрядников. Он также был помещен в стальной бак

диаметром -6 м и длиной -12м, заполненный трансформаторным маслом. Мини-

мальное расстояние от ГМ до стенки бака составляло около 1,2 м. Генератор запа-

сает

МДж энергии, когда конденсаторы заряжены до 103 кВ. Ударная емкость ГМ

составляла 5,38 нФ. Суммарная индуктивность и последовательное сопротивление

равны 80 мкГн и 20 Ом соответственно, зарядное сопротивление каждой секции -

1,5 кОм. Генератор мог заряжать длинную линию емкостью 5,6 нФ до напряжения

16,1 МВ за 1,5 мкс, однако его рабочие параметры - зарядное напряжение 73 кВ и

запасаемая энергия 0,5 МДж. Оценки для этого ГМ дали С

= 45 пФ, С

= 190 пФ,

а емкость каскада на землю <10 пФ.

Оба ГМ, судя по приведенной в [21] диаграмме пробоя разрядников, включа-

ются за -2 мкс. При таких временах включения не было необходимости в подсвет-

ке разрядников или специальном усилении поля в них. Поэтому давление в раз-

рядниках не превышало нескольких атмосфер, а геометрия электродов не отлича-

лась какими-либо особенностями. Поскольку изолятором везде служило транс-

форматорное масло, не требовалось существенно ускорять процесс заряда линии.

В [17] описана установка «Аигога», в которой запасается энергия 5 МДж. Пер-

вичными накопителями энергии служат четыре ГМ, включенных параллельно. Каж-

дый ГМ состоит из 95 каскадов, каждый каскад - из 4 конденсаторов емкостью

1,85 мкФ при напряжении 60 кВ, соединенных параллельно-последовательно. Ем-

кость ГМ составляла 78 нФ при выходном напряжении 11,4 МВ, его индуктив-

ность - 12 мкГн. Для запуска разрядников этих ГМ использовался специальный

ГМ с выходным напряжением 600 кВ. В мощных ГМ три первых каскада включа-

ются последовательно при одновременном приходе пусковых импульсов на управ-

ляющие электроды их разрядников. При наличии малой паразитной емкости С

между смежными рядами и сравнительно большой межэлектродной емкости С

из (9) следует, что первоначальное перенапряжение на непробитых промежутках

сравнительно невелико при малых N. Учесть влияние «земляных» емкостей каска-

дов трудно. Все это приводит к необходимости включения в цепь дополнительных

резистивных связей и замены соответствующих двухэлектродных разрядников

трехэлектродными. Таким образом, получается гибридная схема ГМ с резистив-

ными связями. Наличие таких связей позволяет расширить диапазон управляемой

284

Глава 15. Генераторы Маркса

работы, уменьшить среднеквадратичный разброс срабатывания примерно до 10 не

при полном времени включения каждого ГМ 1 мкс и улучшить стабильность сра-

батывания ГМ даже без нагрузки.

Зарядка всех конденсаторов ГМ требовала 2 минут. Чтобы исключить ошибоч-

ное включение всей системы «Аигога» при их неполной зарядке, выход ГМ на

двойные линии шунтировался резисторами, которые отключались после полной

зарядки конденсаторов. К сожалению, в [17] отсутствуют данные о значениях С

и К, что не позволяет оценить перенапряжение на промежутках даже приблизи-

тельно. Не приведена и диаграмма включения промежутков схемы ГМ. Эти данные

достаточно подробно изложены в [23, 24], где описаны ГМ, используемые в уско-

рителе ионов «РВРА-П» на 3,5 МДж.

Сборочный чертеж единичного ГМ «РВРА-П» без резисторов и разрядников [24]

приведен на рис. 8. Всего в ускорителе 36 таких генераторов, каждый из которых

запасал 370 кДж. Применялась двусторонняя зарядка до 95 кВ всех 60 конденсато-

ров ГМ емкостью 1,37 мкФ каждый. Выходное напряжение ГМ 17 МВ [25]. Масса

одного генератора 7,2 т, его габариты: длина 2,1 м, ширина 1,8 м и высота 4,2 м.

Пять столбов конденсаторов 1 на одной из сторон сборки связаны стяжками с пя-

тью столбами на противоположной стороне. Два смежных столба с разных сторон

сборки образуют дискретный ряд. Между этими столбами включены трехэлек-

тродные разрядники, работающие по принципу «искажения поля», пусковые элек-

троды которых имеют отверстия. Смежные столбы на одной стороне связаны чере-

дующимися сверху и снизу плоскими алюминиевыми шинами. 30 разрядников ГМ

Рис.

15.8.

Компоновка секции ГМ ускорителя РВРА-П.

- столб конденсаторов, 2 - ряд кон-

денсаторов, 3 - соединительные пластины, 4 - пластины последовательного соединения

рядов,

- подвешивающие стропы,

- опорная рама

§15.3

Типы микросекундных генераторов Маркса

285

работают в 8Р

при оптимальном давлении 0,2 МПа. Окончательный вариант пус-

ковой схемы ГМ дал среднеквадратичный разброс времени срабатывания одного

генератора 4 не при среднем времени срабатывания -200 не.

Большое внимание было уделено пусковой схеме одиночного ГМ для ускорителя

«РВРА-Н» [23]. Была сохранена зигзагообразная компоновка, которая использова-

лась еще в [17]. В предыдущих разработках [17, 21] недостаточное внимание уделя-

лось стабильности времени срабатывания ГМ. Поскольку в установке «РВРА-П»

тридцать шесть ГМ работают каждый независимо на свой модуль, потребовалось

уменьшить среднеквадратичный разброс времени включения одного ГМ до 4 не. Это

было достигнуто посредством численного моделирования и сравнением расчетов с

экспериментальными данными, полученными с использованием датчиков света и

магнитных датчиков [26]. Пусковой импульс амплитудой 500 кВ с фронтом 80 не

подавался через резисторы одновременно на пусковые электроды всех разрядников

ряда 1. Этот импульс генерировался пусковым шестикаскадным ГМ с двуполярной

зарядкой до 50 кВ 12 конденсаторов емкостью по 0,15 мкФ каждый. Эксперименты

показали, во-первых, что разброс времени включения основного ГМ уменьшается с

увеличением зарядного напряжения или с уменьшением давления газа с разрядных

промежутках. При этом было определено оптимальное давление. Во-вторых, выяс-

нилось, что основной разброс в срабатывании ГМ дает включение промежутков пер-

вых двух рядов, и он уменьшается при введении дополнительных резистивных свя-

зей между пусковыми электродами 1-го и 2-ш рядов.

Аналогичный принцип питания одного модуля от одного генератора Маркса был

разработан в установке «Ангара-5» [27] еще до работы [24]. Установка состояла из

отдельных модулей, расположенных радиально вокруг реакторной камеры, в которой

размещена мишень. Каждый модуль представляет собой импульсный ускоритель

электронов с энергией 2 МэВ и током 0,8 МА при длительности импульса 85 не.

В каждом модуле первичным накопителем энергии является генератор Маркса с

энергозапасом 200 кДж. ГМ модуля состоит из трех параллельных ветвей (секций), в

каждой из которых имеется 14 каскадов. В качестве разрядников ГМ использованы

трехэлектродные разрядники в газе с «искажением поля». Чтобы уменьшить индук-

тивность разрядного контура, разрядники размещены по наружному периметру ге-

нератора. Для повышения стабильности включения секций ГМ в них используются

продольная и поперечная резистивные связи. Генератор установлен в отсеке общего

бака диаметром 3 м, заполненном трансформаторным маслом.

Разрядники ГМ управляются с помощью схемы синхронизации. Запуск ГМ

осуществляется генератором поджига, собранным на керамических конденсаторах.

Импульс поджига амплитудой 70 кВ подается по кабелям на разрядники первых

трех каскадов каждой параллельной ветви через разделительные сопротивления.

Генератор поджига запускается импульсами амплитудой 50 кВ (длительность

фронта около 20 не), поступающими от усилителей формирователей импульсов на

тиратронах. На выходе ГМ получалось напряжение до 2,3 МВ при накопительной

емкости генератора 78,6 нФ. Среднее время включения генератора достигало

600+30 не при несинхронности в запуске отдельных ветвей 100-150 не. Сравни-

тельно большая несинхронность запуска объясняется, по-видимому, отсутствием

подсветки пусковых электродов разрядников [28].

286

Глава 15. Генераторы Маркса

§ 15.4 Многосекционный генератор Маркса

При разработке установок «Гамма», «ГИТ-4» и «ГИТ-12» в ИСЭ группой Ко-

вальчука были созданы многосекционные генераторы Маркса с большим энергоза-

пасом. Они содержат большое число параллельно соединенных секций, являю-

щихся также генераторами Маркса со значительно меньшим запасом энергии, но с

тем же напряжением, что и основной ГМ [29, 30,19]. Рассмотрим работу таких ГМ

на примере микросекундного ускорителя электронов «Гамма» [29].

Широкий диапазон мощностей и энергий в таких генераторах достигается

параллельно-последовательным соединением идентичных секций и использова-

нием различных типов конденсаторов. Показано [31], что параллельная работа

секций ГМ возможна при условии включения их на нагрузку в то время, когда

напряжение на нагрузке еще не снижает напряжения на разрядниках выходных

каскадов, т.е. разброс срабатывания секций должен быть существенно меньше

времени нарастания напряжения на нагрузке. Время нарастания в каждом кон-

кретном случае определяется характеристиками генератора и нагрузки, составляя

микросекунды у генераторов, используемых для зарядки емкостных накопите-

лей, и менее 0,1 мкс у работающих на резистивную нагрузку. Следовательно, для

устойчивой параллельной работы генераторы должны иметь разброс времени

включения не более 10 не. Если разрядные промежутки имеют длину около 1 см

в воздухе при давлении 0,1-0,2 МПа, предварительно облучены и напряженность

однородного электрического поля в них порядка 100 кВ/см, то можно получить

стабильность их срабатывания лучше 10 не [19]. Для устойчивой параллельной

работы секций необходимо прежде всего устранить возможность их самосраба-

тывания, т.е. напряжение на электродах разрядников должно быть сущест-

венно ниже статического пробивного

тогда коэффициент запаса

/11

> 1.

В то же время нужно иметь в промежутках разрядников поля указанной выше

напряженности.

На рис. 9 представлена полная схема секции ГМ с трехэлектродными раз-

рядниками и емкостной связью среднего электрода с предыдущими каскадами

[22]. На рисунке обозначены С

св

, С, С

, С

- соответственно емкости

конденсаторов связи (259 пФ), накопительных конденсаторов (0,4 мкФ), экви-

валентные емкости между накопительными конденсаторами (С1 = С

= 40 пФ),

емкости экрана на корпус (46 пФ) и емкости между экранами (30 пФ). Кроме

того, I, Ь\, Ь

, Ьо - индуктивности конденсаторов (150 нГн), индуктивности

выводов (Ь\ = Ь

= 150 нГн), конструктивная индуктивность (0,45 мкГн). В ис-

ходном положении в основных разрядниках при одинаковых промежутках Р\ и

напряжение распределяется поровну между ними. Пусковой разрядник для

расширения диапазона управления и повышения стабильности запуска выпол-

нен трехзазорным с потенциалами на электродах 1-4, в направлении от зазем-

ления, в режиме заряда соответственно 0, *Уо/4,

Щ/2

Зазоры

и пус-

кового разрядника равны половине зазора Р\ или Р

в разрядниках средних

каскадов. Дополнительный разрядный коммутатор К

служит для предвари-

тельной подсветки пускового разрядника. Емкости ГМ заряжаются от высоко-

вольтного источника постоянного напряжения +Ц

через делитель К

по кабе-

лям

... Л

через зарядные резисторы

К\.

§15.4

Многосекционный генератор Маркса

287

>Ц>

>Лд

Щ2<

1К

Щ4

-е-

Косц.

—е-

ллллл

с„ л

Л]

-ллллл-

-гСз Л,

—VVV/

Ссв1

ЦС

те-»

-е-

л0

"л,

лллл^-

Л]

ЛМЛЛ-4—VVVV

Сс»2

-и-

с4

Рг^Сь Ь

-ЛЛЛ/У

К осц.

С1

•^П4О6(!>О >ЛГЦ >| |пГЧфПГЦ

обо

•'^Ч)

|лГЧ|ЛГ\- ч обо

р">Г\|ГГц ,

1Г

•ллллл^

Рис. 15.9. Электрическая схема ГМ ускорителя «Гамма»: К

- делитель напряжения (по

50 Ом); К

шЬ

ш2

, Я

- сопротивления шунтов; Л

- линия

1/о/4;

- пусковой разрядник;

= 750 пФ - пусковая емкость; К =

Мом; К

= 10 кОм; К

- сопротивление нагрузки; Ь

индуктивность нагрузки (остальные обозначения в тексте)

Резисторы К

(510 Ом) и (1 кОм) служат для развязки цепей в момент запус-

ка,

К4

(51 Ом) - для защиты кабеля Л

(линия С/о) от волны напряжения, отражен-

ной от нагрузки ГМ. При помощи пускового разрядника

Р„

в кабелях Л\ и Я

(ли-

ния с напряжением Щ2 и пусковая линия) формируются импульсы запуска и под-

светки с амплитудой -Щ2 и фронтом < 30 не на уровне 0,1-Ю,9. С приходом

пускового импульса напряжение на зазорах Р

и пускового разрядника может

увеличиться в три раза по отношению к исходному состоянию. Перенапряжение на

зазоре Р

нарастает быстрее, чем на Р^. Это и определяет очередность пробоя зазо-

ров в первом (пусковом) разряднике Р

Р^

После срабатывания первого раз-

рядника напряжение на зазоре Р\ второго разрядника может увеличиться втрое по

сравнению с исходным состоянием. При пробое зазора Р\ второго разрядника на-

пряжение на конденсаторе

сй

определяется формулой:

0,5 ——(1-еге

©Г)

(15.10)

где

со

= {(С

СВ1

/С + 1)/[С

СВ1

(Ь + Ц+Ь})]}

' , полученной с учетом начальных условий

(0)

Ссв{

(0) =

/2.

Из (10) следует, что при С

св

1 « С получается мак-

симальное значение *У

Ссв1

«-2,511

т.е. на зазоре Р

второго разрядника может

быть достигнуто в идеальном случае пятикратное увеличение напряжения. Это

обеспечивает высокую стабильность срабатывания первых каскадов ГМ. В зазорах

первого разрядника практически напряжения увеличиваются менее чем в три раза

из-за снижения потенциала 1/

за счет пусковых сопротивлений и конечного со-

противления канала.

Конструкция генератора показана на рис. 10. В зависимости от конкретных

целей реализовывались 6-, 12-, 20- либо 33-каскадные модификации генератора.

288

Глава 15. Генераторы Маркса

12 3 4

Рис.

15.10.

Конструкция ГИН.

- дополнительный разрядник; 2 - зарядные сопротивления;

3 - колонка разрядников; 4 - дополнительный электрод

1-го

разрядника; 5 - емкость связи;

6 - дюралюминиевый экран;

- накопительный конденсатор; 8 - нагрузка; 9 - бак с транс-

форматорным маслом; 10- этажерка;

- электроды разрядников

Конструктивной особенностью является расположение всех разрядников 3 в об-

щем корпусе 9; при этом достигается их взаимное облучение. Для снижения гра-

диентов напряжения генератор покаскадно экранирован кольцевыми экранами 6

которые соединены со средними электродами разрядников. Сферические электро-

ды диаметром 40 мм изготовлены из дюралюминия, корпус разрядников - из поли-

этиленовой трубы диаметром 140 мм. К разрядникам подводится сухой воздух.

Для увеличения ресурса работы разрядников после каждого срабатывания генера-

тора воздух в корпусе полностью сменялся. Зарядные резисторы 2 выполнены из

полиэтиленовых труб, вставленных в кольцевые выводы электродов разрядников 3

и заполненных водой. Для контакта с водой использованы штыри из нержавеющей

стали. Для 12-каскадной секции ГМ этажерка 10 и все коммуникации питания

смонтированы на крышке бака 9 диаметром 1,2 м и высотой 3 м, заполненного

трансформаторным маслом. Нагрузкой ГМ при его испытании и наладке служили

либо нихромовая проволока, намотанная бифилярно, либо водяное сопротивление.

Следует отметить, что из-за покаскадного экранирования в схеме рис. 9 явно

присутствуют дополнительные элементы Сз - емкостей экранов относительно зем-

ли и С

- емкостей между двумя смежными экранами.

15.4 Многосекционный генератор Маркса

289

Характеристики секции ГМ исследовались с помощью шунтов К

Ш1

, К

Ш2

пусковой цепи и К

Шз

в цепи нагрузки. На рис. 11 показан общий вид 33-каскадной

секции ГМ при открытых экранах. Накопительные конденсаторы располагались в

этажерке из дельта-древесины. Каждый экран может открываться, обеспечивая

свободный доступ к элементам каскада при монтаже. Видны разъемы для подвода

кабелей питания, контроля и управления, расположенные на металлическом флан-

це спереди. На другом торце помещен выходной высоковольтный контакт.

Конструкция секции допускает ее эксплуатацию как в вертикальном, так и в

горизонтальном положении. Прямоугольные размеры в плане обеспечивают ком-

поновку секций с максимальным коэффициентом заполнения.

Были получены следующие характеристики 33-каскадной секции [33]:

емкость

нФ

зарядное напряжение 11

25+85 кВ

запасаемая энергия при

= 85 кВ

47,5 кДж

выходное напряжение при

1/о

= 85 кВ

2,8 МВ

индуктивность 12 мкГн

габаритные размеры 0,64x0,64x6 м

вес конденсаторов

1,05

полный вес

1,3

удельная плотность энергии при

= 85 кВ

кДж/м

удельная индуктивность при

{У

85 кВ

4 мкГн/МВ

линейный градиент при

{У

85 кВ

0,5 МВ/м

В ИСЭ был разработан и изготовлен импульсный генератор с мегаджоульным

энергозапасом для питания ускорителя «Гамма» [33]. Генератор состоял из двадцати

двух секций с 33 каскадами в каждой, работающих параллельно. Секции собраны в

металлическом баке, имеющем форму усеченной пирамиды и заполненном транс-

форматорным маслом. Высота бака 6,5 м, размер нижнего основания 4,7x4,7 м,

верхнего 3,5x3,5 м. Высоковольтные выводы секции объединены сборным электро-

дом, от которого идет коаксиальный тракт

нагрузке.

Рис.

15.11.

Общий вид секции генератора «Гамма» при открытых экранах

19. Месяц Г.А.