УДК 621.314

В.І. Зозульов, канд. техн. наук

ОСОБЛИВОСТІ БАЗОВИХ СХЕМ КОМПРЕСІЙНИХ МАГНІТНО-НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ГЕНЕРАТОРІВ ІМПУЛЬСІВ

        Компресійні магнітно-напівпровідникові генератори (МНГ) імпульсів знаходять широке застосування у різних установках електроімпульсних та лазерних технологій. Найбільш перспективним є значний сегмент цих установок, в яких нагально необхідна заміна тиратронних генераторів (середній ресурс тиратрона приблизно дорівнює 1000 г) на високонадійний МНГ.
        В [1] зроблено висновок, що найбільш достовірним критерієм оцінки працездатності МНГ є його робота на газорозрядну трубку (ГРТ) лазера на парах міді (ЛМП). Отже, можливу багатоваріантність схем МНГ доцільно звести до конкретного дослідження кількох базових схем МНГ при їх роботі на одне з найскладніших навантажень – ГРТ ЛПМ.
        Мета досліджень – створити кілька конкуруючих практичних схем МНГ, зразки яких були б спроможні як мінімум адекватно тиратронним генераторам (щодо потужності випромінювання) збуджувати ГРТ ЛПМ. При цьому теоретично та/чи експериментально визначити переваги та недоліки, шляхи оптимальної побудови та принципові властивості досліджуваних схем МНГ.
        В цілому експериментально відпрацьовані та з основних питань досліджені чотири схеми МНГ потужністю до 2 кВт, що спроможні формувати наносекундні (від 60 нс) високовольтні (до 15 кВ), потужнострумові (до 350 А) імпульси: однополярний одноключовий МНГ-1; однополярний двоключовий МНГ-2; двотактні однополярні МНГ-3, МНГ-4 відповідно з «L- випрямлячем» імпульсів (міст із дроселів насичення) [2] та «Т- випрямлячем» імпульсів (два почергово працюючих трансформатори), що в обох випадках встановлені в останніх або передостанніх вузлах магнітної компресії цих генераторів. Всі генератори відпрацьовувались на активне навантаження 30 Ом та ГРТ KULON-LT1,5Cu.
        Основні результати досліджень:
        – макетні зразки МНГ-1, МНГ-2 показали новий головний результат при збудженні ЛПМ: одержана потужність випромінювання орієнтовно на 15…25 % більша, ніж від тиратронного генератора при досягнутих імпульсах до 350 А тривалістю 60…80 нс;
        – схеми МНГ-1, МНГ- 4 створені як оригінальні, патентноздатні, що мають значний потенціал для подальшого наукового дослідження, в тому числі нових їх варіантів;
        – встановлено, що МНГ-1, МНГ-2 та МНГ-3, МНГ- 4 відносно своїх навантажень є відповідно джерелами напруги та струму. Тому МНГ-1, МНГ-2 працюють на ГРТ (нелінійне комплексне навантаження) зі схильністю до збудження (особливо МНГ-1) при відхиленнях у вузькому діапазоні напруги мережі, частоти повторення імпульсів, опору навантаження. Знайдені рішення, що забезпечують достатню стійкість роботи МНГ-1, МНГ-2. Щодо МНГ-3, МНГ- 4, то вони, як джерело струму, на ГРТ працюють усталено, незважаючи на більш значні згадані дестабілізуючі фактори;
        – вирішені та уточнені основні задачі, що пов’язані з фізичними основами роботи ГРТ: вплив нелінійної індуктивності ГРТ на МНГ; встановлення значень та співвідношення між амплітудою імпульсу струму через ГРТ, його тривалістю та температурою нагріву ГРТ; зменшення міжімпульсних струмів та початкового загину імпульсів (п’єдесталу); знаходження прийнятного кута зсуву між імпульсами напруги та струму; створення умов для досягнення найменшої тривалості фронту імпульсів струму;
        – визначені та рекомендовані доцільні сфери застосування розглянутих МНГ та їх можливості щодо покращення показників ЛПМ [3].

        1. Зозулев В.И. Основные результаты исследований магнитно-полупроводниковых генераторов для лазеров на парах меди и других применений // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць. – К.: ІЕД НАНУ, 2007. – №1(16), ч.2. – С. 98–101.
        2. Пат. 66275А Україна. Магнітний вузол формування двотактних однополярних імпульсів / І.В. Волков, С.І. Закревський, В.І. Зозульов, А.А. Калюжний. Бюл. №4, 2004.
        3. Volkov I.V., Zozylyov V.I. Opportunities compression semiconductor generators on improvement of metal vapor laser parameters // In Abstracts of the VIII Int. Conf. “Atomic and molecular pulsed laser” (AMPL – 2007). – Tomsk, Russia (Inst. Of AO SB RAS). – 2007. – C. 18–19.