Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Двойные формирующие линии

На начальном этапе средний электрод заряжается от источника питания, при этом на наружном электроде потенциал равен нулю. Потенциал центрального электрода, близкий к нулевому, обеспечивает в процессе зарядки индуктивность, связывающая центральный электрод с наружным. После срабатывания левого коммутатора происходит инверсия напряжения на внешней линии, в результате чего суммарное напряжение на двух линиях удваивается. В это время срабатывает правый коммутатор и передает напряжение на нагрузку. Достоинствами ДФЛ, несомненно, являются возможность коммутации с заземленного конца линии, получение удвоенного напряжения в разомкнутом режиме, а также возможность получения напряжения на согласованной нагрузке близкого к зарядному. К недостаткам ДФЛ относится, то что при зарядке от одного источника необходимость применения индуктивности, которая, с одной стороны, шунтирует фронт напряжения на нагрузке, а, с другой стороны, формирует предимпульс напряжения.

Рассмотрим вопрос об оптимизации геометрий коаксиальных ОФЛ и ДФЛ при условии, что величина незначительно превышает 1. Оптимизация в случае К >1.5 рассмотрена в работе [1].

При необходимости получения максимального напряжения на нагрузке R для ОФЛ необходимо найти экстремум следующего выражения при вариации его по параметру R₁:

(3.10)

Легко получить, что максимальное напряжение на линии достигается при соотношении X=R₂/R₁= e» 2.72. Если же необходима максимальная мощность,

, (3.11)

то она достигается при X= e ^1/2 » 1.65.

Далее получим выражения для напряжения и мощности при нагрузке ДФЛ на сопротивление R, близкое к суммарному волновому сопротивлению такой линии r=r₁+r₂, где r₁ и r_{2 –} есть сопротивления внутренней и наружной линий, соответственно.

, (3.12)

где по-прежнему X=R₂/R₁. По-прежнему, максимум напряжения достигается при X=R₂/R₁= e» 2.72. Далее, выражая поток энергии через X, для мощности получим:

.

(3.13)

При нахождении максимума этой функции по X, оказывается, что наибольшая мощность на нагрузке выделяется при X=1.52, при этом отношение волновых сопротивлений составляет величину r₁/r₂=1.52. На рисунках 3.5 и 3.6 представлены зависимости напряжений на ОФЛ и ДФЛ, а также мощностей P_R для ОФЛ и ДФЛ при одинаковых полях на внутренних электродах E_m, одинаковых наружных радиусах линий и одинаковых отношениях R/r как функций от параметра X.

Исходя из соотношения напряжений и мощностей для ОФЛ и ДФЛ, очевидно преимущество ДФЛ, однако необходимо отметить, что волновое сопротивление ДФЛ на 40% превышает сопротивление ОФЛ вблизи точки, где наблюдается экстремум мощности, что требует большую нагрузку в сравнении с ОФЛ.

Плотность накопленной энергии в линии прямо пропорциональна , что диктует применение диэлектриков с наибольшей величиной диэлектрической проницаемости и наибольшей электрической прочностью. Наибольшая прочность =0.5МВ/см достигнута в настоящее время при использовании бумаго-полимерно-масляной изоляции, однако такая изоляция не восстанавливается после пробоев и требует полной замены, что неприемлемо для линий. Наилучшие показатели достигнуты сегодня при использовании смеси очищенной воды и этиленгликоля: , что обеспечивает малую проводимость такого диэлектрика даже на миллисекундных временах зарядки.

Литература

1. Л.И. Рудаков, М.В. Бабыкин, А.В. Гордеев и др. Генерация и фокусировка сильноточных релятивистских электронных пучков. М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 17.