1. Схемы каскадных генераторов с параллельным питанием ступеней (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Каскадный генератор с параллельным питанием ступеней.
В схеме с параллельным питанием каждый из трансформаторов может питать по несколько каскадов, за счет чего уровень пульсаций и снижение напряжения на активной нагрузке будут равны величине, характерной только группе каскадов, питаемых одним трансформатором. Наиболее проблемным вопросом в такой схеме является обеспечение изоляции трансформаторов, питающих промежуточные и конечные каскады умножителя, поскольку их изоляция должна быть рассчитана на сумму напряжений: собственное и напряжение той ступени каскада, в которой подключается промежуточный трансформатор.
2. Параллельное включение умножителей (рис. 4.8).
Рис. 4.8. Схема параллельного включения умножителей.
В такой схеме число параллельно включенных умножителей, у которых будет общая группа последовательно соединенных конденсаторов С2, может быть любым. Эта схема позволяет увеличить ток в нагрузке и снизить пульсации во столько раз, сколько умножителей включено параллельно. При параллельном включении умножители должны быть однотипными. В такой схеме емкость С2 есть сумма емкостей всех параллельно включенных умножителей.
4.3. Параметры и конструкции каскадных генераторов
Практически каскадные генераторы были первыми установками сверхвысокого напряжения. Малые токи генераторов определили основные области их применения. Это исследования электрической прочности различных видов изоляции и их конструкций, испытания высоковольтных устройств на электрическую прочность, физические исследования в области ускорения элементарных частиц, получение сверхмощных рентгеновских излучений и т. д.
Конструкции каскадных генераторов на сверхвысокие напряжения имеют вертикальную башенную форму. На рис. 4.9 приведена конструкция 5 – каскадного генератора с напряжением на выходе 1500 кВ и током 5 мА. Конденсаторы башенных генераторов имеют цилиндрическую конструкцию, у которых обкладки выведены на торцы цилиндров. Сами цилиндры выполнены из изоляционных материалов ( фарфор, бумаго-бакелит) и в вертикальной сборке являются несущими изоляционными конструкциями.
Рис. 4.9. Пятикаскадный генератор на 1,5 МВ.
Опыт показал, что генераторы на более высокие напряжения имеют слишком низкий к.п.д. из-за того, что токи короны и утечки по изоляции становятся соизмеримыми с генерируемым током в нагрузке. В связи с этим разрабатываются и создаются генераторы, размещаемые в сжатом газе или в масле. За счет этого при тех же габаритах можно значительно повысить напряжение на выходе генератора. Параметры некоторых генераторов, которыми оснащены ряд лабораторий, приведены ниже.
1. Uн=1,25 МВ; I=5 мА; Р=6,25 кВА; Rн=250 Мом; уровень пульсаций 10кВ/1мА; Н=5,5 м.
2. Uн=1,5 МВ; I=5 мА; Р=7,5 кВА; Rн=300 Мом; уровень пульсаций 5кВ/1мА; Н=7 м.
3. Uн=2,0 МВ; I=5 мА; Р=10 кВА; Rн=400 Мом; уровень пульсаций 3кВ/1мА; Н=9 м.
4. Uн=5,0 МВ; I=4 мА; Р=20 кВА; Rн=1250 Мом; уровень пульсаций 5кВ/1мА; Н=15 м; (в сжатом газе, давление 3 атм. избыточного).