Импульсный генератор напряжения — это специальное устройство, предназначенное для генерации кратковременных электрических импульсов чрезвычайно высокого напряжения, которое может достигать значений до 10 миллионов вольт.
Устройство и принцип действия
Конструкция импульсного генератора включает в себя набор конденсаторов и разрядников, разделённых резисторами, а также подключаемый для испытаний объект. Ключевой принцип работы основан на двух этапах: накоплении энергии и её быстром высвобождении.
Этап накопления заряда: Конденсаторы соединяются параллельно и заряжаются постоянным током от источника питания, который обычно состоит из трансформатора и выпрямителя. Таким образом, каждый конденсатор накапливает определённый электрический заряд.
Этап формирования высоковольтного импульса: Для генерации импульса конденсаторы автоматически переключаются на последовательное соединение. Этот процесс управляется системой разрядников. Инициация начинается с подачи управляющего импульса на первый разрядник, что вызывает его пробой и электрическое соединение двух первых конденсаторов. Возникающее при этом повышенное напряжение приводит к лавинообразному пробою всех последующих разрядников по цепочке. В итоге все конденсаторы оказываются соединёнными последовательно, и их напряжения суммируются.
Накопленная энергия затем разряжается через нагрузочное сопротивление, к которому параллельно подключён испытуемый прибор. Характеристики выходного импульса — его амплитуда, длительность и форма — регулируются сопротивлениями в цепи. Активное сопротивление влияет на продолжительность импульса, а добавочное — сглаживает форму, подавляя нежелательные высокочастотные колебания.
Область применения и историческая справка
Импульсные генераторы напряжения нашли широкое применение в научных исследованиях и промышленности. Они используются для испытания изоляции высоковольтного оборудования, моделирования воздействия грозовых разрядов (атмосферных перенапряжений) и изучения физики электрических разрядов в различных средах.
Интересно, что хотя базовую схему такого генератора в 1914 году предложил советский инженер В. А. Аркадьев, патент на это изобретение в 1923 году получил немецкий учёный Эрвин Маркс (Erwin Marx), чьё имя теперь часто ассоциируется с этим типом устройств («генератор Маркса»).
