5.6. Практическая реализация генераторов импульсов тока регулируемой формы

Процедура расчета и проектирования формирователей ГИТРФ, выполненных на основе ОИЛ, производится следующим образом. В первую очередь, считая нагрузку линейной и резистивной, а режим работы согласованным, определяют основные параметры ОИЛ – количество ячеек линии n, значения индуктивностей L_я и конденсаторов С_я ячеек. Выбор конденсаторов, коммутирующих приборов и расчет катушек индуктивностей производятся для наиболее тяжелого режима, когда в нагрузке генерируются импульсы предельной прямоугольной формы и максимальной амплитуды при максимальной частоте следования. Сам расчет аналогичен расчету обычной ОИЛ (см. 3.9) и позволяет определить почти все основные параметры элементов. Для выбора коммутирующих приборов (тиристоров, тиратронов, игнитронных или вакуумных разрядников и т. п.) кроме знания максимальных и действующих значений токов этих элементов необходимо также определить их средний ток. Поскольку обычно все приборы выбираются одинаковыми, следует ориентироваться на значение среднего тока самого нагруженного из них. Для ГИТРФ, у которых вентили включены последовательно с катушками индуктивностей ячеек, это вентиль, подключенный непосредственно к нагрузке. Средний ток этого прибора в согласованном режиме

,

где – суммарная емкость линии; – максимальное напряжение заряда ячеек; – максимальная частота следования импульсов. Нужно отметить, что в этом случае в ГИТРФ применяются коммутирующие приборы с односторонней проводимостью.

Иная ситуация возникает в тех случаях, когда коммутирующие приборы включены последовательно с конденсаторами ячеек. Такие схемы применяются в высоковольтных установках, поскольку подключение катодов коммутирующих приборов к общей шине, имеющей потенциал земли, существенно упрощает как систему управления, так и цепи накала катодов. Однако при этом полууправляемые вентили необходимо шунтировать неуправляемыми диодами (см. рис. 5.12) для обеспечения биполярных токов конденсаторов ОИЛ, что несколько усложняет установку в целом. Выбор коммутирующих приборов в таком случае следует делать после определения максимальных и средних значений токов емкостных ячеек ОИЛ. Сред­ние токи вентилей можно принять (где С_я – емкость ячейки ОИЛ), а максимальные токи можно считать равными максимальному току нагрузки, хотя точный анализ показывает, что максимальные токи емкостей ячеек несколько меньше тока нагрузки. Расчет катушек индуктивностей (выбор сечения проводников) должен производиться как с учетом действующих значений токов этих катушек, так и с учетом требуемой добротности ОИЛ. Помимо этого катушки индуктивностей должны вы­держивать максимальные напряжения, равные максимальным напряжениям заряда, а электродинамические силы, возникающие в них, не должны приводить к их разрушению. Современные программные средства, ориентированные на анализ электрических цепей, позволяют сравнительно просто рассчитать все искомые величины для каждого конкретного случая. Расчет электромагнитных сил в индуктивных элементах представляет собой отдельную и сравнительно сложную задачу, но необходимость в этих расчетах возникает достаточно редко. Все изложенное имеет отношение и к проектированию ГИТРФ на основе РЕН.