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Dipartimento di ingegneria industriale
SM
Cg
LM
Rp
Circuito di Marx
Rs2
Cc
Sr
Lr
uc
R sr
Cr
R
ur
Circuito formatore dell'impulso veloce
Circuito per la generazione di impulsi veloci di breve durata
G.Pesavento
1
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uc
u
ur
t
u(%)
100
90
Lr = 3
Cc = 1 nF
Cr = 100 pF
ur
Rsr = 50
R = 100
50
30
T1 =20 ns
50
T2 = 66 ns
G.Pesavento
100
150
200
250
t(ns)
2
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G.Pesavento
3
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(EX) IMPIANTO DI SUVERETO
Tensione nominale di carica
Energia nominale
Massima tensione di uscita
a secco
sotto pioggia
Capacità equivalente serie
Numero di stadi
Condensatori di stadio
- tensione nominale
- capacità nominale
- induttanza
Tensione di carica
Capacità di stadio
Induttanza totale del generatore
G.Pesavento
: 6 MV
: 500 kJ
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
5 MV
3,5 MV
27,8 nF
30
360
100 kV
0,27 μF
1 μH
200 kV
0,833 μF
250 μH
4
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Condensatori interstadio
Capacità
Tensione
Altezza generatore
Diametro stadi
Diametro elettrodo di testa
Spinterometri in gas compresso
Pressione
G.Pesavento
:
:
:
:
:
:
:
:
29
200 pF
200 kV
23 m
4,5 m
10 m
30
6 bar
5
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CONDENSATORE DI FRONTE
Tensione nominale LI
Tensione nominale SI
Capacità nominale
Altezza massima
Diametro elettrodo
:
:
:
:
:
5 MV
3 MV
2000 pF
18,5 m
6,2 m
DIVISORE DI TENSIONE CAPACITIVO SMORZATO
Tensione nominale LI
: 5 MV
Tensione nominale SI+
: 3 MV
Tensione nominale SI: 5 MV
Rapporti
: 6000-4000-2000/0,5 kV
Capacità nominale
: 400 pF
Resistenza di smorzamento : 400 Ohm
Tempo di risposta
: 70 ns
Altezza massima
: 19,4 m
Diametro elettrodo
: 6,2 m
G.Pesavento
6
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ALTE TENSIONI CONTINUE
I parametri che caratterizzano un generatore sono principalmente la
sua tensione a vuoto V0 e la caduta V da vuoto a carico con
l’erogazione di una corrente continua I.
La tensione prodotta dal raddrizzamento di tensioni alternate presenta
generalmente delle oscillazioni periodiche - (ondulazione) - attorno ad
un valore medio V, che é quello che caratterizza la tensione continua.
Si definisce ampiezza dell’ondulazione V la metà della differenza tra
valore massimo VM e il valore minimo Vm assunti dalla tensione in un
periodo :
V = 0,5 (VM - Vm)
G.Pesavento
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Raddrizzamento tensione alternata
Circuito a semionda
I
Ri
e
G.Pesavento
C
V
Re
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Tensione sul condensatore
e
i EM
V
Valore tensione
continua
tc
tc
T
Tensione trasformatore
G.Pesavento
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Nel funzionamento a vuoto (Re = ), la tensione sul condensatore si
porta al valore V0= EM e a questo permane.
Il raddrizzatore è sottoposto ad una tensione inversa pari a 2V0.
In presenza di un carico esterno, il condensatore C eroga sul carico
la corrente i fornendo in un periodo T la carica
Q i(t)dt IT
T
dove I = V/Re è la corrente media erogata sul carico.
G.Pesavento
10
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Se la costante di tempo ReC, che governa la scarica del condensatore è
sufficientemente grande rispetto al periodo T, condizione che è
generalmente soddisfatta, il condensatore si scarica con legge praticamente
lineare per poi venire ricaricato in prossimità del massimo della tensione
fornita dal trasformatore; la ricarica avviene nel tempo tc durante il quale è
v e.
Essa varia dal valore EM al valore (EM - 2V). Se il tempo di conduzione del
diodo tc= T è piccolo rispetto al periodo, con buona approssimazione si ha
Q IT
V
=
=
C
C
f R eC
G.Pesavento
11
V
2f R e C
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V = EM - V = V =
V
2f R e C
• Caduta di tensione e ondulazione sono uguali
• Ondulazione a frequenza di rete
• Corrente nel raddrizzatore costituita da picchi
di breve durata
• Secondario trasformatore attraversato da
corrente unidirezionale
• Problematico ottenere valori di corrente
elevati.
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Tensione inversa (V)
Corrente diretta (A/cm2)
R
G.Pesavento
Selenio
Germanio
Silicio
30 -50
150 - 300
1000 - 2000
0,1 – 0,5
50 - 150
50 -150
R
R
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Sono utilizzati spesso anche diodi a valanga
controllata, per i quali il superamento della tensione
inversa provoca un funzionamento in modalità zener,
con tensione abbastanza alta per la singola giunzione
(tra 1000 e 2000 V).
La caratteristica della giunzione è tale che può
dissipare potenze elevate (qualche kW per 100 s);
con questi diodi è possibile realizzare tensioni inverse
di diverse decine di kV senza alcuna rete di controllo.
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Circuiti moltiplicatori
Per aumentare la tensione continua di uscita senza
aumentare la tensione alternata di alimentazione, si
ricorre ai circuiti moltiplicatori di tensione.
Il più classico di questi circuiti è quello proposto da
Greinacher e perfezionato da Cockroft e Walton.
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G.Pesavento
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A
B
D
I
C'
e
C
V
Re
VD
VAB
VB
V
B
t2
VA
G.Pesavento
EM
t1
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La tensione continua a vuoto risulta V0 = 2 EM
Il condensatore C' risulta carico ad una tensione
pari a V0/2
Il condensatore C risulta carico ad una tensione
pari a V0, i due diodi sono sollecitati alla tensione
inversa massima pari a V0 e il trasformatore è
dimensionato per una tensione massima pari a V0/2.
G.Pesavento
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1 I
d'1
1'
C1
d1
Q/2
C'1
2
d'2
Q/2
4EM
2'
Q/2
2EM
Q/2
d2
Q/2
C'2
2EM
C'3
0
Q/2
2EM
0
C3
d3
2Q/2
4
d'4
2Q/2
+EM
2Q/2
-EM
a)
4'
Q/2
3
d'3
3'
4EM
C2
2Q/2
-EM
+EM
b)
C4
d4
C'4
5
0
Moltiplicatore a 4 stadi
G.Pesavento
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Caduta di tensione e ondulazione
I 2N N N
V
fC 3
2 6
3
2
.
I N(N 1)
2V
2
fC
G.Pesavento
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Generatore di tensione continua - 2000 kV – con possibilità di inversione rapida della
polarità
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