储能型Marx发生器的串联电感计算
式中,r为连接板的电气长度;Z为传输线的阻抗,计算方法如下Is]
式中,£,为介质的相对介电常数;dr为两根平行导线的间距;Ⅱ为平行导线的半径。
对于排间的连接板。其宽为35.6cm,将连接板的宽度等效为圆柱电极的周长。其半径Ⅱ一35.6/2兀=5.66cm,两排之间的间距d=30cm,阻抗为Z=138Q,每排高为z=136CITI,则其电气长度为
式中。C为光速。可以得出两个排之间的排间电感为927nH,在两排之间还有一个排间连接板,其电感为249nH。
把开关电极和电容器之间的连接部分看成圆柱导线。则其等效半径为开关电极半径,.一1.75cm,以图9中1、2、8,号导体为例,每根导体都与其剧围的两根电流流向相反的导体构成传输线z。和爱。排内火花开关的距离为41cm,排间火花开关的距离为65.6cm.根据式(9)求出传输线的阻抗乙和Z分别为293n和255Q。l号导体与周围导体构成的传输线阻抗为
图2所示典型两排Marx的电容器之间扣除火花通道后长度为47.5CFII,则其电气长度为
3根导体构成的传输线的电感为312nH,平均每根导体的电感为10413H,8根导体总的电感为832nH。
气体火花开关的电弧长度为2.5CITI,其电感可根据下式计算
式中,d。为火花通道长度,cm;L。为火花通道的电感,nH。单个开关的火花通道电感为35nH,两排8个开关的火花通道电感为280nH。
单个电容器的内部残余电感为35nH,两排16个电容器总电感为560nH。
典型两排结构Marx发生器的总电感为(560+280+832+927+249)nH=2848nH。
5验证实验
上述巨型储能型Marx发生器串联电感的计算是通过对电路进行一定的简化或者等效后进行的,计算结果的可靠性还必须以一定的实验进行验证才能最后确定。图2所示典型两排结构Marx发生器实际是“闪光二号”加速器的Marx发生器的一部分。见图10。在】和16号电容器之间通过一个连接板短路,进行短路实验中,实测放电回路的电流波形如图11所示,短路放电周期为2.39ps。单个电容器容量为0.7pF,则2排串联电容为43.75nF,根据放电电流周期汁算的回路电感为3.3pH。实测值与计算间的差值源于短路连接板引入的电感。短路连接板采用厚铜皮,厚铜皮长度60cm,宽度20CITI,厚度0.5CITI。采用式(3)计算为28113.H,扣除此电感后,实测回路的电感为3.02pH。