Процесс заряда конденсаторов ГИН обычно производится на выпрямленном напряжении и реже на постоянном. При заряде на выпрямленном напряжении зарядная схема ГИН состоит из испытательного трансформатора, выпрямителя, конденсаторов, зарядных и защитного сопротивлений.
В качестве вентилей в зарядном устройстве могут использоваться кенотроны, газотроны или селеновые выпрямители.
На рис. 4-5,а, б, в представлены зарядные схемы ГИН. В схеме рис. 4-5,а каждая конденсаторная ступень заряжается через равные сопротивления (R3+2R0). Конденсаторы многоступенчатого ГИН получают одновременный независимый заряд. В этом случае зарядная схема почти не оказывает влияния на коэффициент использования ГИН, так как к моменту разряда на всех конденсаторах имеются равные напряжения.
Рис. 4-4. Схема многоступенчатого генератора импульсных напряжений с двусторонней зарядкой.
Зарядная схема (рис. 4-5,а) с равномерным зарядом используется для сравнительно невысоких напряжений ГИН (сотни киловольт) ввиду значительной сложности конструктивного исполнения ГИН.
Рис. 4-5. Зарядные схемы генератора импульсных напряжений.
а —схема с независимым равномерным зарядом; б — односторонняя схема с неравномерным зависимым зарядом; в— двусторонняя схема с неравномерным зависимым зарядом.
Каждое из зарядных сопротивлений Ro должно выполняться с возрастающими по ступеням линейными размерами для того, чтобы исключить возможность поверхностного перекрытия сопротивлений Ro при разряде ГИН.
На рис. 4-5,б, в представлены соответственно односторонняя и двусторонняя зарядные схемы ГИН с неравномерным (зависимым) зарядом конденсаторных ступеней.
Каждая последующая конденсаторная ступень заряжается через более высокое сопротивление, чем предыдущая.
Конструктивное исполнение зарядных сопротивлений в схемах рис. 4-5,б, в не вызывает затруднений, так как каждое из сопротивлений при разряде ГИН находится под воздействием напряжения, не превышающего зарядное напряжение U1.
Расчет зарядной схемы ГИН включает определение изменения напряжения на конденсаторных ступенях, мощности питающего трансформатора, зарядных и защитного сопротивлений, необходимых для заряда п ступеней ГИН с емкостью ступени С за время заряда tз, а также выбор выпрямителя и трансформатора питания накала катода.
Заряд конденсаторов ГИН на постоянном напряжении рассчитывается без особых затруднений приведением зарядной схемы с сосредоточенными постоянными к схеме с распределенными постоянными и решением дифференциальных уравнений однородной линии. Однако обычно используется заряд конденсаторов ГИН на выпрямленном напряжении, и точный математический расчет процесса заряда в этом случае усложняется.
На рис. 4-6 приведены расчетная схема заряда одноступенчатого ГИН и график изменения напряжения на конденсаторе за отдельные полупериоды. Как видно из рис. 4-6,б, расчет схемы осложняется тем, что по мере заряда конденсатора длительность заряда за полпериода питающего напряжения уменьшается. Полное время заряда конденсатора
tз=t1+t2+t3+....+tn для практических конструкций ГИН обычно составляет секунды или десятки секунд, поэтому расчет процесса заряда по суммированию прироста напряжения за отдельные полупериоды практически неприемлем.
Как показал С. М. Смирнов, не имеется аналитического решения для изменения напряжения на емкости С, заряжаемой через однополупериодный выпрямитель. Зарядное сопротивление для k-й ступени определяется уравнением
(4-1)
где k —порядковый номер конденсаторной ступени, считая со стороны источника напряжения. В связи с этим расчет заряда конденсатора на выпрямленном напряжении производится на основе кривой заряда, подсчитанной дли определенных значений RC.
Рис. 4-6. Расчетная схема заряда одноступенчатого генератора (а) импульсных напряжений и кривая изменения напряжения на конденсаторе (б).
На рис. 4-7 представлены кривые изменения напряжения на емкости С при заряде на выпрямленном напряжении (кривая 1) и при заряде на постоянном напряжении (кривая 2).
На постоянном напряжении заряд конденсатора описывается уравнением.
Рис. 4-7. Кривые для определения времени заряда генератора импульсных напряжений
