17. Получение высокого импульсного напряжения. Гин. Получение стандартной волны от гин.

Для получения испытательных импульсов высокого напряжения используют генераторы импульсных напряжений, собранные по схеме Аркадьева – Маркса. Принцип работы ГИН можно пояснить по схеме, представленной на рис.2

Первая стадия работы ГИН – длительная зарядка параллельно соединенных емкостей С0 от источника выпрямленного напряжения U0 через защитное Rз и зарядное R0 сопротивления, после которой потенциалы точек 1, 3, 5, 7, 9 схемы равны U0, а четных точек – нулю.

На второй стадии происходят практически мгновенная коммутация заряженных емкостей в последовательную цепь при срабатывании секционных шаровых разрядников и соответственно разряд ГИН на нагрузку. Первым срабатывает (или поджигается принудительно) разрядник на первой ступени. Емкость С0 разряжается по контуру «земля» - 1 – 0 – 2 и точка 2 приобретает потенциал -U0. Потенциал точки 3 сохраняет значение +U0, а разность потенциалов между точками 2 и 3 становится равной 2U0. Пробивается второй промежуток, и потенциал точки 3 принимает значение - U0. Снижение потенциала точки 3 от + U0 до - U0 на 2 U0 приводит к аналогичному понижению потенциала точки 4 до значения -2 U0, при этом разность потенциалов на третьем промежутке достигает величины 3 U0 и т.д. В итоге, на выходе ГИН (точка 9) после последовательного срабатывания n ступеней будет потенциал n* U0, который и определяет номинальное напряжение ГИН.

ГИН может функционировать в режиме автоматического срабатывания разрядников ступеней, когда момент коммутации определяется моментом достижения разности потенциалов между точками 1 и 2 пробивного напряжения разрядника. При этом потенциал точки 9 ГИН , что связано с ограниченным временем зарядки ГИН и разными постоянными времени заряда емкостей С₀ ступеней, возрастающими с увеличением номера ступени. Недоиспользование емкостей ГИН по напряжению в автоматическом режиме работы характеризуется коэффициентом использования зарядной схемы:

Необходимым условием уверенной коммутации ГИН является точная настройка промежутков секционных разрядников.

Для формирования фронта импульса и его спадающей части применяют формирующие элементы схемы: фронтовое сопротивление Rф, разрядное сопротивление Rр, разрядную емкость Ср, в состав которой входят как специальный подстроечный конденсатор, так и емкости объекта испытания, ошиновки, делителя напряжения, измерительных шаров и т.д. Эквивалентная схема замещения разрядного контура ГИН показана на рис.3. Разряд ГИН аналогичен разряду эквивалентной емкости C1=C0/n (емкость в ударе ГИН), заряженной до напряжения , на формирующую цепь Rф, Rр, Cр. Напряжение на выходе ГИН определяется при этом как

где - коэффициент схемы ГИН, который характеризует недоиспользование схемы по напряжению ввиду падения напряжения на продольном сопротивлении и затраты части энергии ГИН на подзарядку емкости Cр

Постоянные времени Т₁ и Т₂ определяют фактически фронт и длительность импульса и вычисляются как

Таким образом, фронт определяется постоянной времени подзарядки емкости Cр в контуре 2 рис.3, а длительность импульса – постоянной времени разряда емкости ГИН и Cр на сопротивление Rр.При формировании стандартных испытательных импульсов обычно соблюдается условие . При этом справедливы следующие упрощенные соотношения, которые можно использовать для оценки фронта и длительности грозового импульса:

.

Амплитуда импульса может быть определена как где - коэффициент использования разрядной схемы ГИН.