Формирователь импульсов тока

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в технике физического эксперимента , в электрофизической аппаратуре, в ускорителях заряженных частицv Целью изобретения является повышение КПД и надежности работы. Устройство содержит вентили 1-6, источник 7 переменного напряжения, дроссели 8, 15 и 16,нак6пительньй конденсатор 9, обмотки 10 и 14 возбуждения, блок 11 управления, вентили 12 и 13. Блок 11 содержит выпрямитель 17, источник 18 опорного напряжения, компаратор 19, инвертор 20, формирователи 21 и 22 управляющих импульсов. В устройстве реализован перевод конденсатора в режим частичного перезаряда, что позволяет в 2-, 5 раза уменьшить потери в его диэлектрике и на 20-30% увеличить КПД генератора. Выполнение обмотки возбуждения электромагнита из двух частей и предложенное подключение источника переменного напряжения позволяют в два раза снизить напряжение на вьшодах обмотки по отношению к обш;ей шине. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 К 3/53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4153662/24-21 (22) 25. 11.86 (46) 23.10.88. Бюл. Т(39 (72) Б,А.Багинский, В«И.Гончаров, И.И.Лапицкий, В.Н.Макаревич, С.М.Сироткин и М.М.Штейн (53) 621.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 661743, кл. Н 03 К 3/53, 1977.

Авторское свидетельство СССР

И 1309266, кл. Н 03 К 3/53, 1985. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ТОКА (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в технике физического эксперимен,та, в электрофизической аппаратуре, в ускорителях заряженных частиц,. Целью изобретения является повышение

КПД и-надежности работы. Устройство

„„SU„„1432741 A 1 содержит вентили 1-6, источник 7 переменного напряжения, дроссели 8, 15 и 16,накопительный конденсатор 9, обмотки 10 и 14 возбуждения, блок 11 управления, вентили 12 и 13. Блок 11 содержит выпрямитель 17, источник

18 опорного напряжения, компаратор

19, инвертор 20, формирователи 21 и

22 управляющих импульсов. В устройстве реализован перевод конденсатора в режим частичного перезаряда, что позволяет в 2 5 раза уменьшить потери в его диэлектрике и на 20-30Х увеличить КПД генератора. Выполнение обмотки возбуждения электромагнита из двух частей и предложенное .подключение источника переменного напряжения позволяют в два раза снизить напряжение на выводах обмотки по отношению к общей шине. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

14327 "

Изобретение относится к импульсной электротехнике и может быть использовано в технике физического эксперимента, в электрофизической аппаратуре, н ускорителях заряженных частиц.

Цель изобретения — увеличение КПД и повышение надежности работы.

На фиг.1 изображена электрическая блок-схема формирователя на фиг.2

10 временные диаграммы работы.

Формирователь импульсов тока содержит шесть вентилей 1-6, источник .7 переменного напряжения, первый дроссель 8, накопительный конденсатор 9, первую обмотку 10 возбуждения, блок

11 управления, катод первого вентиля 1 соединен с анодом второго вентиля 2 и подключен через последовательно соединенные первый дроссель 8 и источник 7 переменного напряжения к катоду третьего вентиля 3 и аноду четвертого вентиля 4, аноды пятого и шестого вентилей 5 и 6 соединены между собой через накопительный конденсатор 9, управляющие входы первого, второго и пятого вентилей соединены с первым, вторым,и третьим выходами блока управления соответственно, первый и второй вхоцы которого соединены с первой и второй шинами источника 7 переменного напряжения, аноды первого и третьего вентилей соединены между собой и подключены к началу первой обмотки

10 возбуждения, седьмой и восьмой вентили 12 и 13, вторую обмотку 14 возбуждения, второй и третий дроссели 15 и 16, конец первой обмотки

10 возбуждения соединен со средней точкой второго дросселя 15, включенного между катодами пятого и шестого вентилей 5 и 6, аноды которых подклю— чены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой через третий дроссель 16, средняя точка которого подключена через вторую обмотку 14 возбуждения к катодам втоРого и четвертого вентилей 2 и 4, управляющий вход восьмого вентиля соединен с четвертым выходом блока 11 управления.

Блок 11 управления содержит выпрямитель 17, источник 18 опорного нап-. ряжения, компаратор 19, инвертор 20 и первый и второй формирователи 21 и 22 управляющих импульсов, первый и второй входы:выпрямителя 17 подключены к соотнетствующим нходам блока

11 управления, вь хол выпрямителя 17 соединен с первым входом компаратора 19, второй вход которого подключен к источнику 18 опорного напряжения, а выход — к входу первого формирователя 21 управляющих импульсов и через инвертор 20 к входу второго формирователя ?2 управляющих импульсов, первый и второй выходы первого и второго формирователей 21 и 22 управляющих импульсов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока 11 управления.

Формирователь работает следующим образом.

Пусть к моменту времени t:+ (фиг.2) накопительньп конденсатор 9 заряжен до амплитудного напряжения, полярность которого, а также полярность напряжения источника ? соответствует показанным на фиг.1 (без скобок). В данньп момент времени выходное напряжение выпрямителя 17 (фиг.2а) сравнивается с опорным, вырабатываемым источником 18 (фиг.2б), компаратор 19 переключается в состояние с низким выходным напряжением, на выходе инвертора 20 (фиг.2г) скач ком появляется высокий уровень напряжения, который запускает формирователь 22 импульсов (фиг.2д). Выходные импульсы формирователя 22 поступают на управляющие входы вентилей 3 и 5, и они отпираются ° Начинается разряд конденсатора на обмотку возбуждения электромагнита. Ток разряда замыкается по цепи: положительная обкладка конденсатора 9, вентиль 5, дроссель

15, обмотка 10 возбуждения, вентили

3 и 4, обмотка 14 возбуждения, дроссель 16, вентиль 13, отрицательная обкладка конденсатора 9 (фиг.2е).

Под действием этого тока дроссели

15 и 16 насыщаются, материал их магнитопровода, обладающий прямоугольной петлей гистеризиса,переводится в состояние с индукцией -В . В момент

S времени с напряжение выпрямителя 17 вновь сравнивается с опорным (источник 18), компаратором 19 переключается в состояние с высоким выходным уровнем и запускает формирователь 21 импульсов (фиг.2в). Выходной импульс формирователя отпирает управляемый вентиль 2, и появляется ток источника переменного напряжения, ",амыкаю-.

1432741 по цепи: источник 7, вентили 3 и 1, дроссель 8 и источник 7, а после равенства тока обмоток 10 и 14 электромагнита и тока источника 7 (момент

) вентиль 3 запирается и до момента t окончания ток проводят вен 9 тили 1 и 4.

Приравнивая для установившегося режима энергию, теряемую в элементах генератора эа один импульс, и энергию, потребляемую за это время от источника, можно получить следующее выражение для амплитуды напряжения конденсаторной батареи: . !4 () N (t) t ° где Q — добротность контура, образованного конденсатором, вентилями и электромагнитом,"

U (t),I (1) — напряжение и ток источника 7 на временном интервале

78 = 3,14:;

С вЂ” емкость конденсатора 9.

Регулируя величину опорного напряжения, можно в широких пределах изменять амплитуду напряжения на конденсаторе 9, а следовательно, амплитуду тока электромагнита и, соответственно, магнитного по" îêà в его рабочем зазоре.

При повьппении опорного напряжения момент с начала тока I> источника смещается на диаграмме вправо (вентиль 1 или 2 включается позднее), а момент окончания тока смещается влево (из-за сдвига момента времени т.е. из-за более раннего включения вентилей 5 и ",3). Поэтому происходит уменьшение длительности инTPPBBJIB t t8, что ПРиводит В сооТ ветствии с выражением (1), к уменьшению напряжения.. При регулировании временное расположение амплитуды тока источника пс отношению к его напряжению практически не изменяется. Это обеспечивает высокое значение коэффициента мощности генератора и его КПД в широком диапазоне изменения тока возбуждения электромагнита.

Предложенное устройство по сравкению с известным обладает повьппенными коэффициентом полезного действия щийся по цепи: источник 7, дроссель

8, вентили 2 и 4, источник 7 (фиг.2ж), В момент времени t напряжение конденсатора 9 меняет знак (полярность обозначена на фиг.1 в скобках) и начинает прикладываться через неуправляемые вентили 6 и 12 к обмоткам дросселей 15 и 16 насьпцения, вызывая размагничивание материала их магнито-, 10 провода, К моменту времени t„ дроссели насыщаются (индукция становится равной +В ), конденсатор 9 подключается к управляемым вентилям 5 и 13 в запирающем направлении, вентили 5 и 13 запираются, и ток электромагнита переводится в неуправляемые вентиU ли 6 и 12, замыкаясь по цепи: положительная обмотка конденсатора 9, вентиль 6, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентили 3 и 4, обмотка

14 возбуждения,. дроссель 16, вентиль

12, отрицательная обкладка конденса.— тора 9. Ток конденсатора 9 с момента скачком меняет знак, и напряжение по мере заряда приобретает исходную полярность, обозначенную на фиг.1 без скобок.

Через неуправляемый вентиль 4 протекает разность тока обмотки 14 возбуждения электромагнита и тока источника 7, т.е. I 1z I 8 — I . В момент времени t величина этой раз9 ности становится равной нулю, вентиль

4 запирается и на интервале t -t >

8 ЗД включенные последовательно дроссель

8 и обмотки 10 и 14 электромагнита передают накопленную в них энергию конденсатору 9. Их ток замыкается по цепи: положительная обкладка конден- 40 ! сатора 9, вентиль 3, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентиль 3, источник 7, дроссель 8, вентиль 2, обмотка 14 возбуждения, дроссель 16, вентиль 12, отрицательная обкладка конденсатора 9, В момент времени t> ток. указанной цепи уменьшается до нуля, а конденсатор 9 заряжается до максимального напряжения исходной полярности. В дальнейшем выходное напряжение выпрямителя 17 вновь становится равным опорному, что приводит к следующему включению управляемых вентилей 5 и 13. В схеме протекают процессы, аналогичные рассмотренным. с тем отличием, что формирователь 21 импульсов в момент,о отпирает управляемый вентиль 1, на интервале ток источника замыкается и надежностью. Перевод конденсатора в режим частичного перезаряда, реализованный в предложенном устройстве, позволяет в 2,5 раза уменьшить потери в диэлектрике и на 20-30Х увеличить КПП генератора. Выполнение обмотки возбуждения электромагнита из двух частей и предложенное подключение источника переменного напряжения позволяют в 2 раза снизить напряже, ние на выводах обмотки по отношению к общей шине. Ф о р м у л а изобретения

1. Формирователь импульсов тока, ,содержащий шесть вентилей, источник переменного напряжения, первый дроссель, накопительный конденсатор, первую обмотку возбуждения, блок уп равления, катод первого вентиля соединен с анодом второго вентиля и подключен через последовательно сое,диненные первый дроссель и источник переменного напряжения к катоду третьего вентиля и аноду четвертого вентиля, аноды пятого и шестого вентилей соединены между собой через накопительный конденсатор, управляющие входы первого, второго и пятого вентилей соединены с первым, вторым и третьим выходами блока управления соответственно, первый и второй вхо ды которого соединены с первой и вто рой шинами источника переменного напряжения, аноды первого и третьего вентилей соединены между собой .и подключены к началу первой обмотки возбуждения, отличающийся

32741

6 тем, что, с целью увеличения КПД и повышения надежности работы, в него введены седьмой и восьмой вентили, 5 вторая обмотка возбуждения, второй и третий дроссели, конец первой обмотки возбуждения соединен со средней точкой второго дросселя,. включенного между катодами пятого и шестого вентилей, аноды которых подключены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой через третий дроссель, средняя точка которого подключена через вторую обмотку возбуждения к катодам второго и четвертого вентилей, управляющий вход восьмого вентиля соединен с четвертым Выходом блока управления.

2р 2. Формирователь по П.1, о т л ич а ю шийся тем, что блок управления содержит вентиль, источник опорного напряжения, компаратор, инвертор и первый и второй формировате"

25 ли управляющих импульсов, первый и второй входы выпрямителя подключены к соответствующим входам блока управления, выход выпрямителя соединен с первым входом компаратора, второй щ вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к входу первого формирователя управляющих импульсов и через инвертор к входу второго формирователя управляющих им35 пульсОВ, перВыи и ВТОрОи ВыхОды первого и второго формирователей управляющих импульсов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока уп40

<432 41

Составитель В.Чижиков

Техред М.Дидык

Корректор B Романенко

Редактор О.Юрковецкая

Иодписное

Тираж 929

ВНИИПИ Iocóäàðñòâåííoão комитета СССР по делам изобретений и открытий

)!3035, Москва, Ж-35, Раутдская наб., д. i/5

Заказ 5462/53

Производствишо-полиграфи«еское предприятие, г. Ужгоро:.т, ул. Ирос ктная, 4