І мпульсная т е хніка високих напруг, область електротехніки, предметом якої є отримання, вимір і використання імпульсів високих напруг (амплітудою від 102 до до 107 в) і імпульсів сильних струмів (амплітудою від 102 а до 107 а). Тривалість імпульсів варіюється в межах від 10-1 до 10-10 сек. Це можуть бути поодинокі імпульси або повторювані з великою скважностью .

Імпульси високих напруг використовуються при випробуванні електротехнічної апаратури, імітації внутрішніх і грозових перенапруг в електричній мережі, для моделювання блискавкозахисних пристроїв і т. Д. В експериментальній фізиці імпульси високої напруги застосовуються для створення сильних імпульсних електричних полів при дослідженні процесів електричного пробою, для отримання короткочасних ( 10-7-10-6 сек) спалахів рентгенівського випромінювання, для харчування іскрових камер , електронно-оптичних перетворювачів , Керра осередків , в прискорювачах заряджених частинок , Для створення імпульсних електронних і іонних пучків.

Імпульси напруг амплітудою до 107 в отримують від генераторів імпульсної напруги (ГІН). Вони містять групу конденсаторів З (рис. 1), які при зарядці від джерела ПН сполучені паралельно через опору R. Коли напруга на конденсаторах досягає необхідної величини, вони за допомогою іскрових проміжків П включаються послідовно (схема Аркадьева - Маркса). Тривалість фронту і спаду імпульсу регулюється демпфірувальними R д і розрядних R p опорами, ємністю С ф і ємністю навантаження Про.

Для отримання імпульсів з амплітудою 106 в, тривалістю фронту ~ 10-4 сек і спаду ~ 10-3 сек, крім ГИН, іноді використовують випробувальні високовольтні трансформатори, первинні обмотки яких харчуються від конденсаторних батарей. Для отримання імпульсів з крутішим фронтом застосовують спеціальний конденсатор, що заряджається від ГИН і розряджається через додатковий іскровий «загострює» проміжок.

Імпульси з тривалістю фронту ~ 10-9 сек і повної тривалістю ~ 10-8-10-7 сек при амплітуді 104-106 в отримують від генераторів наносекундних імпульсів. Схема одного з них відрізняється від рис. 1 заміною конденсаторів відрізками коаксіального кабелю (що володіє розподіленою ємкістю) і відсутністю опорів R д і R ф. Наносекундні імпульси отримують також за допомогою відрізків коаксіального кабелю, з'єднаних за схемою рис. 2; відрізка трьохсмуговими Полоскова лінії (схема Блюмлейна, рис. 3), Полоскова лінії, згорнутої в спіраль (спіральний генератор, рис. 4) і ін. В останніх двох генераторах відбувається подвоєння (рис. 3) або множення (рис. 4) напруги після пробою іскрового проміжку П і відображення хвилі напруги від кінця лінії. Якщо до форми імпульсу напруги не пред'являються спеціальні вимоги, то для отримання імпульсів з амплітудою ~ 104-105 в застосовують імпульсні трансформатори (котушки Румкорфа, трансформатор Тесла і ін.).

Амплітуди імпульсів вимірюються за допомогою спеціальних ємкісних, омічних або змішаних дільників напруги.

Імпульси сильних струмів застосовуються: 1) для створення імпульсних магнітних полів в термоядерних установках, прискорювачах заряджених частинок, при прискоренні плазми , І металевих тіл, при магнітно-імпульсної обробки металів, в швидкодіючих електромагнітних клапанах, імпульсному електроприводі і т. Д.); 2) для швидкого нагріву газу і провідників (нагрів газу при аеродинамічних і термоядерних дослідженнях, отримання потужних ударних хвиль і розходяться потоків рідини для ехолокації і сейсморозвідки, деформування і руйнування матеріалів, електричний вибух провідників, харчування імпульсних джерел світла , Електроерозійна обробка металів, імпульсна зварювання та ін., Див. Електрофізичні та електрохімічні методи обробки ); 3) для випробування електротехнічних пристроїв, комутаційної апаратури, моделювання руйнівної дії струму блискавки і т. Д.

Джерелами імпульсів струму служать: ударні електричні генератори, що накопичують енергію до 108 дж у вигляді кінетичної енергії масивного ротора (див. Генератор електромашинний ); акумулятори, конденсаторні батареї (ємкісні накопичувачі), що заряджають від джерела постійної напруги (наприклад, контур Горева); індуктивні накопичувачі (накопичення енергії відбувається в котушці індуктивності); вибухові генератори, в яких відбувається зменшення обсягу контуру або котушки з струмом під час вибуху або під дією магнітного поля (рис. 5).

Для приєднання навантаження до імпульсних джерел сильних струмів використовують тиратрони , (При струмі до 103-104 а й напрузі ~ 20-30 кв), розрядники з підвищеним і атмосферним тиском (струми до 106 а і напруги до 105 в), вакуумні розрядники з безперервною відкачкою (струми до 106 а, напруги до 10-20 кв) і зупинено (струми до 103 а і напруги до 105 в). Застосовуються також розрядники з твердим діелектриком, замінним після кожного розряду (струми ~ 106 а, напруги ~ 104 в). Для узгодження ємкісних і індуктивних накопичувачів з навантаженням застосовуються імпульсні трансформатори. Вимірювання імпульсних струмів проводиться за допомогою шунтів або вимірювальних трансформаторів (пояси Роговского) з інтегруючими ланцюгами. Для цієї ж мети застосовуються пристрої, що використовують явище обертання площини поляризації (Кут повороту площини поляризації пропорційний напруженості магнітного поля, що створюється вимірюваним струмом).

Літ .: Техніка високої напруги, під ред. Л. І. Сиротинська, ч. 1, М., 1951; Гончаренко Г. М., Жаков Е. М., Дмоховського Л. Ф., Випробувальні установки і вимірювальні пристрої в лабораторіях високої напруги, М., 1966; Фрюнгель Ф., Імпульсна техніка. Генерування та застосування розрядів конденсаторів, пров. з нім., М.-Л., 1965; Техніка великих імпульсних струмів і магнітних полів, під ред. В. С. Комелькова, М., 1970; Місяць Г. А., Насибов А. С., Кремньов В. В., Формування наносекундних імпульсів високої напруги, М., 1970; Фізика швидкоплинних процесів, пров. з нім., під ред. Н. А. Златіна, т. 1, М., 1971.

І. П. Кужекін.

Мал. 4. Спіральний генератор.

Мал. 2. Схема кабельного генератора наносекундних імпульсів високої напруги; К - відрізки коаксіального кабелю; П - іскровий проміжок; Про - навантаження.

Мал. 1. Схема генератора імпульсних напруг (ГІН, або схема Аркадьева - Маркса): ПН - джерело постійної напруги; З - конденсатори; R - зарядні опору; Rд - демпфирующие опору: Rp - розрядний опір; П - іскрові проміжки; Про - об'єкт випробування.

Мал. 5. Амплітуди і тривалості струмів, одержуваних від різних імпульсних джерел струму: I - вибухові генератори; II - ємкісні накопичувачі енергії; III - індуктивні накопичувачі: IV - імпульсні акумулятори; V - контур Горева; VI - ударні генератори.

Мал. 3. Схема генератора Блюмлейна: ІП - джерело постійної напруги або ГИН; Л - трьохсмугова Полоскова лінія.