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1、1 MV MA R X 发生器的研制 孙蓓云，周 姜，郑振兴，祝 歌，曹鹤，梁 坚 ( 叫匕 核 技 术 研 究 所 西 安 市 6 9 信 箱 1 6 分 箱7 1 0 0 2 4 , 摘 要: 本文介绍了 “ 春雷号” 有界波E M P 模拟器的M A R X 发生器的研制情况， 通过短路试验和 开 路试验波形， 求出了 M A R X 发生器的各种参数 关链词: M A R X 发生器，开关，电 容，开路，短 路 1引言 为了深人研究核电磁脉冲对武器、 生物系统所产生的各种破坏效应， 我所建立了 一个工 作区 域为6 mX 5 m X 5 m 的大型有界波E M P 模拟器 “ 春雷号”
2、。 模拟器由 五部分组成: M A R X 发生器、峰化电容器、 主开关、 照射器、匹配负载。 M A R X 发生器是模拟器系 统中 高压能源 部分，其性能的好坏直接影响到模拟器的正常使用和稳定运行。对M A R X 发生器的要求是尽 可能小的电 感和快的建立时间。 本文主要介绍了 模拟器系统中M A R X 发生器的研制过程及其 各种性能参数的测试， 通过短路和开 路试验， 得出了 发生器的实际参数并给出了实测波形 2 MA R X 发生器的线路和结构 M A R X 发生器的线路如图1 所示， 此线路采用正、 负极性双边充电， 使开关的 数目 减少 一半。 充电电 阻、 接地电 阻均 承
3、受2 U a ( U o 为电 容器 两端的电 压的电 压) 采用。= 2 的 触发 方 式， 采用这种形式的电路有以 下几 个优点: 1 ) 采用电阻 性触发， 加大了电 压运行范围: 2 ) 发 生 器的自 击穿率刁 、 : 3 ) 发生器的 建立时间短。 圈1 MA R X 发生器线路圈 M A R X 发生器的充电电阻R , 数远大于 输出脉冲的时间常数， 接 地电阻 R d 、 触发电 阻尺 的 阻 值 选取 通常要求 其放电时间 常 且 要耐受相应的 直流电 压。 各种电阻的阻值如表1 所示。 表t M A R X A器 电困 困值一览表 电阻类型 阻 值 / 0 保护电阻充电电阻
4、 接地电阻触发电阻 0 3M 一分 -，. . . ， . . . . . ， 月 ， ， ， . . . 月 如弓一 厂 二二 二二 二 一二 仁 三 兀 二 只 二 二 1 三 口巨二 L 三三 r 厂 了仁 日厄 呀 二匡二 区 二匡 巨 二 阵巨胜州 与 纽 巨 乙匡 二 二厂 厂 二一门 产答1 一 l一一二二厂 习 丫 1 一 l l 一l 。 l 201000叨即7060父朋3c筑比。 书、田密饮布 M A R x 发生器由2 0 个0 .0 5 卜 F / 5 0 k v 电 容器和10 个. o okv 火花隙开关组成。 在安 装之前， 我们对电容器按国 标进行了 加压 实验
5、， 经测试合格后才投人使用， 并对10 个开关进行了老炼实验， 测出 静态工作曲 线，如图2 所示。 M A R x 发生器采用紧凑式结构， 即两 个电 容器夹一开关的 形式， 这种结构可以 减少引线的电 感， 提高M A R x 发生器的 输 出 前沿， 并具有整机体积小等特点， 其安 装方式采用吊 杆一 井 架结构， 使电容器和 开关可以方便地安装更换，电容器和开关 只受自 重，不受其它的机械力。 整个M A R x 发生器的 机芯安装在一铁箱中， 取如表2 所示。 234 气压/ a 腼 图2开关的静态特性曲线 工作介质为变压器油，发生器绝缘距离的选 上板 粗 绝粼咳一 览 表 下 板左
6、板 右板 距机芯距离3 0cm 矍 2卜 I AR X 发生器的调试 2. 1 短路实验 M A R x 发生器短路实验的目 的 是了 测试M A R x 发生器的串 联电 感及串 联电阻。 实验方法 是 将M A R x 发生器的 输出 端 接 地， 然 后让其 充电 至2 0 k v ， 用 触发器触 发火花开 关， 使其放电 ， 通 过分流器和示波器监测输出 波形。 短路实验的等效电路如图3 ， 实测的波形如图4 。 !t 干 5 。 ， 仄 为 图3 短路实验等效电路 图 4短路实脸电流波形 图中 Cm、 L m 、 尺 为M A R x 发生器的串 联电 容申 联电 感和串 联电阻。
7、 从所 测的 波 形中 可以 算出 振荡周期介4 9 5 ns ， 根据振荡放电电 流公式: 一一 一-一一钾 ， 一 ， ， ， ， 闷 . . 叫 ， 门 . . ， 白 孙 蓓 云 等 :I Mv 卜 钻 R x 发 生日 器 的 研 鱼 ( 1 = 生e 一 ; s in 口 n 盆J 式中， 之 寿 为M A R x 发生 器的 初始电 压， 口 为电 路固 有振 荡角 频率， 肋衰减系 数。 亩= J l / 乙 C一 占 2 ， 万 = 刀 / Z L 从波 形中 可 读出 两 个 峰 值电 流 爪 1 和 几 。 ， 则由 放电 振 荡频 率可 算出回 路中 的固 有电 感 可
8、以 求出， 丈 = 2 .45卜 H ， R=6 名 0 。 短路实验的充电电 压较低， 的主要原因。 2. 2开路实验 开关的同步性能会受到影响， 这可能是造成主峰前出现小峰 发生器的开路实验即发生器的 输出 端不接峰化电 容器， 只接测量用的分压器， 这时的等效 电 路为 图 5 。 (a)为 测 试 点 Rm、 ) 为 M A R X 发 生 器 的 并 联 电 阻 和 杂 散电 容。 图 5开 路实独等 效电路 M A R x 发生 器充电至 Z o K v ， 然 后让其 对 并联电 阴 进行放电 ， 所测的 开路波 形如图 6 。 从开 路的波形可以看到， 波形没有叠加振荡， 这说
9、明 M A R x 发生器本身的杂散电容很小。 分压器的 84k Q。 做开 路实验是检查M A R x 发生 器是否有问题的一种手氏 一般情况下开路实验的幅值不宜很高， 以防杂散电容的 存在而引起 过压， 导 致绝缘的 损坏。 当M A R X 发生器接主开关而不接峰化电 容器且主开关也没有接照射器 时，如果让主开关不导通. 所测的波形如图7 所示。 .!. 、.、.，、户 卜林落 或 浏 廿- 一_一_一_ 图 6开路实蛟实测波形 从上图可以看出， 波形叠加有振荡， 说明在接主开关后， 图7 接主开关时的电 压抽出波形 M A R x 发生器的输出 并有杂散电 第一届高能电子学学术交流会会
10、议文集 容， 可 以 算出 振 荡 周 期介. 2 O ns ， 马 = 1 5 8 p Fo 2. 3MA R x 对峰化电容器的充电 实验 M A R x 发生器对峰化电容器的充电实验和开路实验的 方法相似， 也是使主开关不导通， 让 发生器对峰化电容器进行放电， 通过电 阻分压器监 测输出 波形。 充电 实验的等效电 路如图8 所 示。 所测波形如图 9 所示。 从图中 可以看出， 它的 波形与开路实验相似， 其振荡周期T = 1 4 4 邢 ， 由 此 周 期 求出 M A R X 发 生 器 总 的 负 载 电 容 为 2 3 5 PF。 从 开 路 实 验 我 们 可以 求出 今7
11、 7 p F，这 与 厂 方 所 给 出 的 峰 化 电 容 器 的 量 值 q一 8 0P 窿本 一 致 。 KL 、月 几 一 q 图SMA R x 给峰化电容路 充电等效电 路 图gM A R x 发生器对峰化电 容器充电电 压波形 2 4升压实验 M A R x 发生器升压实验的目 的主要是检验发生器的 绝缘、 充电电阻、 接地电阻及触发电 阻的 工作性能。 发生器经直流充电至1 0kv 、 2 0kv 、 3 0kv 、 4 0kv 等等级的 考验， 工作正常， 基本 达到设 计指标。 3结论 从I M vM A R x 发生器的 研制过程中， 我们可以 得出以 下结论. ) 适当减
12、小触发电阻的阻 值，可以改善发生器的同步性能。2) 由于主开关的体积比 较庞大， 它是杂散电容的主要贡献 者，今后可对开关做适当的改进。 这台M A R x 发生器自 投人运行以来， 性能稳定，工作正 常，达到原定设计 指标。 参考文献 111 许日 ， 何小 平. s ook vl 目M J、 R x 发 生器的研 制 内 部资料 121 李玉虎M 八 R x 发生 器的 参数汁 算. 内 部资料 1 3 l Asl i n H阴d R y a n R 一 丁 F Ml lS F 囚A L R E P ) R T 人 【 卜 A0 i 3 620 一-. . 甲 ， 户 甲 月 ， ， ， 州 ， ， ，
