Федеральне агентство зутворення
Державна освітня установавищої професійної освіти
В«Томськийполітехнічний університет В»
Факультет - Електрофізичний
Напрям (спеціальність) - електроенергетика
Кафедра - техніки і електрофізики високихнапружень
Генераторімпульсних напруг
Курсова робота з дисципліни
В«Фізика і техніка генерування тавимірювання високовольтних і сільноточних джерел В»
Виконаластудентка групи 1М140
ХолоднаГ.Є.
Перевірив доцент кафедри Твен
Жгун Д.В.
Томськ - 2009
ЗМІСТ
Введення
1. Теоретичний аналізосновних контурів газонаповненого генератора імпульсних напруг (ГІН), зібраного за схемою Аркадьева-Маркса
1.1 Заряднийконтур генератора імпульсних напруг
1.2 Аналіз розрядного контуру
1.3 Зв'язок параметрів імпульсу напруги з параметрамирозрядного контуру ГІН
2. Розрахунок основних частин схемиі елементів гіна
2.1 Визначення максимального значення коефіцієнта використання розрядної схеми і постійних часуекспонент
2.2 Розрахунок коефіцієнта використання імпульсу напруги ідопустимих меж зміни співвідношення С 2 /С 1
2.3 Розрахунок розрядної схеми ГІН
2.4 Розрахунок розрядного контуру на аперіодічность
2.5 Вимірювання струму і напруги гіна
3. Констуктівное виконання ГІН
Висновок
Список використаноїлітератури
ДОДАТКИ
Введення
Сучасне великотоннажне хімічне виробництво, що використовуєтрадиційний підхід - термічну активацію хімічних процесів, стикаєтьсяз проблемою енергозбереження. Подальший розвиток промислової бази спричиняє засобою нарощування обсягу окремих виробництв, невиправдані витрати ресурсівдля створення устаткування, виснаження корисних копалин, металів і палива.
Природним виходом зі сформованої ситуації, очевидно, має бутиперехід на нові технологічні рішення в металургії, хімії, енергетиці таряді інших галузей. Якісні зміни можливі при різкому підвищенніпитомої продуктивності обладнання, тобто продуктивності на одиницюобсягу реакційної зони. Для цього необхідно значне збільшеннятемператури в зоні реакції, так як при цьому хімічний процес в рамкахкласичної кінетики експоненціально прискорюється відповідно до законуАрреніуса. Нагрівання реактора і реагентів до високих температур вимагає такожзбільшення витрат енергоносіїв, тому необхідні нові шляхи збільшенняпродуктивності і зниження питомих енерговитрат [1].
Суміщення реакційної зони з газорозрядної дозволяє локально нагріватиреагенти до високих температур без нагріву стінок реактора, що значноскорочує непродуктивні втрати енергії. Дані умови легко реалізуютьсяпри порушенні реагентної газової суміші безперервним електронним пучком, вдуговому розряді і ін При цьому зниження бар'єру реакції досягається також зарахунок участі в реакції вільних радикалів і атомів, які ефективнонапрацьовуються в газових розрядах.
Для отримання потоків заряджених частинок високої енергії служатьспеціальні пристрої, які називаються прискорювачі. Прискорювачзаряджених частинок - клас пристроїв для отримання заряджених частинок(Елементарних частинок, іонів) високих енергій.
В основі роботи прискорювача закладено взаємодія заряджених частинок з електричним і магнітним полями. Електричне поле здатнебезпосередньо здійснювати роботу над часткою, тобто збільшувати її енергію.Магнітне ж полі, створюючи силу Лоренца, лише відхиляє частинку, не змінюючи її енергії, ізадає орбіту, по якій рухаються частинки.
Прискорювачі можна принципово розділити на дві великі групи. Це лінійніприскорювачі, де пучок частинок одноразово проходить прискорюють проміжки, і циклічніприскорювачі, в яких пучки рухаються по замкнутих кривих типу окружностей,проходячи прискорюють проміжки багато раз. Можна також класифікуватиприскорювачі за призначенням: колайдери, джерела нейтронів, бустери, джереласинхротронного випромінювання, установки для терапії раку, промислові прискорювачі.Але практично всі прискорювачі працюють на високій напрузі. Тому виникла необхідністьу створенні генераторів на високі напруги. А це в свою чергу призвело дорозробці схем, в яких використовується принцип складання (множення) напругина окремих конденсаторах, заряджених попередньо до порівняноневеликого напруги. Такі схеми отримали назву схем Аркадьева-Маркса, асамі генератори стали називатися багатоступінчатими генераторами імпульснихнапруг, зібрані за схемою Аркадьева-Маркса або генератор Маркса [2].
Генератори Маркса дозволяють отримувати імпульсні напруги віддесятків кіловольт до декількох мільйонів вольт. Частота імпульсів,вироблюваних генератором Маркса, залежить від потужності генератора в імпульсі -від одиниць імпульсів на годину, до декількох десятків герц.
Енергія в імпульсі генераторів Маркса широко варіюється іможе починатися від величин в десяті джоуля і досягати величин в десяткимегаджоулей. Максимальне значення напруги і форма випробувального імпульсубезпосередньо впливають на габарити і вартість імпульсного обладнаннявисоковольтних лабораторій. Точне відтворення випробувальними установкамиможливих перенапруг дозволяє більш раціонально підійти до конструюванняізоляції, сприяє зниженню її вартості та визначає вимогинапружень, які повинні забезпечувати задані параметри випробувальногоімпульсу, забезпечувати формування тієї чи іншої форми імпульсу. Важливозабезпечити зручне і безпечне обслуговування установки [2,3].
газонаповнений генератор імпульсний напруга
1.Теоретичний аналіз основних контурів газонаповненого генератора імпульснихнапружень (ГІН), зібраного за схемою Аркадьева-Маркса
Генератор Маркса (його також називають газонаповнений генератор імпульснихнапруг, зібраний по схемі Аркадьева-Маркса) - генератор імпульсноговисокої напруги, принцип дії заснований на зарядці з'єднанихпаралельно конденсаторів, які після зарядки з'єднуються послідовноза допомогою різних комутуючих пристроїв (наприклад газових розрядників аботрігатронах), тим самим збільшуючи вихідну напругу пропорційнокількості з'єднаних конденсаторів.
Існують різні види схем генератора імпульснихнапружень. Найпростіша схема ГІН Аркадьева-Маркса представлена ​​на рис.1.1.Основними її елементами є конденсатори С, з'єднані через заряднірезистори R з випрямлячами, і розрядники F.
Рис.1.1. принциповаелектрична схема генератора імпульсних напруг: Вt-трансформатор; РТ - регулювальний трансформатор; V 1 -V 20 -випрямлячі; R з - захисне опір; R 0 - розділову опір; R ф - фронтове опір; R д - опір подільника; R нп - опір низьковольтного плеча; С ki - ємність конденсатора; C ф -фронтова ємність; F 1 -F 9 - іскровий проміжок; Р - кульовийрозрядник (для формування зрізаного імпульсу)
ГІН працює в двох послідовних режимах. Режим зарядкиконденсаторів і режим розряду послідовно з'єднаних конденсаторів.
Основні вимоги, пропоновані до конструкції Гіна:
1)розрядна ємністьГІН повинна бути рівна ємності навантаження;
2)основні елементиГіна повинні бути коректно підібрані;
3)надійнаелектрична ізоляція;
4)високаелектрична міцність і надійність конструкції [4].
У роботі необхідно розрахувати основні параметри генератораімпульсних напруг, зібраного за схемою Аркадьева-Маркса. ГІН використовується якджерело імпульсних напруг для зарядки подвійний формуючої лінії (ДФЛ).
Спочатку задані наступні параметри:
t і = 50 мкс - тривалість імпульсу напруги;
t ф = 1.3 мкс - тривалість фронту імпульсу;
Час зарядки ГІН: t зар = 1.8 с.
U вихГІНА = 250 кВ
С2 = 540 пФ
<...
