4 и 5, формирователя импульсов на резисторе 8 и конденсаторе 9 и управляемого разрядника 11 позволяет уменьшить мощность управления и улучшить частотные свойства устройст- Я ва. 1 ил. (21) 4159159/24-21 (22) 10. 12.86 (46) 15.03.89. Бюл. У 10 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Октябрьской социалистической революции (72) В.И.Крижановский, А.И.Кузьмичев, В.А.Лапшин, В.М.Ртищев и А.И.Шендаков (53) 621.382 (088.8) (56) Патент США В 3633067, кл. 328-253, 1972.

Патент США У, 3215939, кл. 328-253, 1965. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ТОКА

1465990

Изобретение относится к сильноточной электронике и мсжет быть использонано, в частности, в устройствах генерации мощных и пульсов тока и напряжения.

Цель изобретения вЂ” уменьшение .мощности управления и улучшение час" тотных свойств.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит емкостный накопитель 1, соединенньп1 с первым . выводом нагрузки 2, газоразрядный ! прерыватель 3 тока резистинный деЭ литель напряжения на резисторах 4, 5, магнитное упранление. газораэрядного прерынателя 3 тока н виде катушУ ки 6 подключенной к выходу импульс- 20 ного генератора 7, формирователь импульса в виде последовательной RCцепи на резисторе 8 и конденсаторе

9,управляемый от генератора 10 разрядник 11. Второй вывод нагрузки 2 через управляемый разрядник 11 соеди". нен со средним выводом резистивного делителя напряжения, крайние выводы которого подключены к второму. выводу .нагрузки 2 и первому выводу газораз- 30

1рядного прерыва,теля 3 тока, к которому подключены выводы формирователя импульса на резисторе 8 и конденсаi,òoðå 9.

В исходном состоянии емкостной накопитель 1 зарАжен до напряжения

U, а конденсатор 9 формирователя импульсов вЂ” до напряжения резистивного делителя. Коэффициент деления делителя К определяется соотношением

01В1 П(В»

-=- К 4 вЂ” -- так как нижний предел

6000 1000

1-. ° обуславливает получение напряжения

45 на прерывателе 3 тока < 6 кВ. При увеличении напряжения U больше указанного резко увеличиваются индукция возбуждения разряда и мощность управления. Верхнее ограничение на величину К обусловлено тем, что в доком50 мутационный период напряжение на прерыватель 3 тока не должно быть меньше напряжения возбуждения разряда в магнитном поле, которое равно

1000 В. При подаче импульса тока от генератора 7 н.,катушку 6 создается магнитное поле, которое возбуждает .в газоразрядном прерывателе 3 тока разряд, и он переводится в проводящее состояние.

Перевод прерывателя 3 тока в проводящее состояние приводит к тому, что верхнее плечо делителя вЂ” резистор 4 начинает выполнить функцию ограничительного резистора. Однако стабильное возбуждение разрядов в прерывателе 3 тока, последонательно с которым включен ограничительный резистор 4 большой величины, обеспечивается в случае пропускания через диод от формирователя импульса в начальный момент импульса стартового тока длительностью 5-20 мкс и амплитудой (10-40) Х„„„д,. где E g вЂ” минимальный, устойчивый ток тлеющего разряда в скрещенных полях, Величину Х „„ определяют экспериментальным путем для конкретной кон.вЂ” струкции газоразрядиого прерывателя с магнитным управлением и используе мого режима по анодной цепи.

Амплитуду стартового импульса тока формирователя импульса берут ближе к верхнему пределу при повышении тепловой нагрузки на прерыватель, снижении плотности rasa, и увеличении частоты коммутации,,При амплитудах и длительностях стартового импульса меньше указанных появляются пропуски н возникновении разряда в прерывателе. Унеличение длительности импульса сныше 20 мкс нецелесообразно, так как она перестает влиять,на стабиль ность,возбуждения разряда, Стартовый импульс тока можно фор,мировать с помощью специального генератора (формирователя) импульсов, но целесообразным является подключеfme к прерывателю цепочки из дополнительного резистора 8 и конденсатора 9. Величины этих элементов выбирают иэ условия получения длительности импульсов 5-20 мкс и амплитуды тока (10-40) Х щ, с учетом величины 4о 6

После окончания стартового импульса тока осущестнляют разряд емкостного накопителя 1 через нагрузку 2, ограничительный резистор 4 и прерыватель 3 тока с магнитным управлением. Ток разряда выбирают на уровне (1-3) I>ä, при котором еще поддерживается устойчивый разряд в прерывателе 3 тока и незначительно разряжается емкостный накопитель 1. В этот период анодное напряжение на преры90 ния между резисторами 4 и 5. В случае применения цепи из дополнительного резистора 8 и конденсатора 9 последняя разряжается аналогичным образом. Таким образом, к моменту создания в прерывателе магнитного поля с индукцией возбуждения разряда на анод снова подают н пряжение

U ð < 6 кВ.

Разряд емкости анодной цепи прерывателя 3 может вызвать переход разрядника 11 в режим непрерывного горения и к ere повторному включению, что нарушит режим работы устройства.

Для исключения этого скорость разряда емкости анодной цепи прерывателя

3 тока относительно его катодной цепи через нижнее плечо делителя вЂ” резистор 5 устанавливают не вьппе допустимой скорости нарастания прямого напряжения на управляемом разряднике.

Допустимую скорость подачи прямого напряжения определяют по экспериментально измеренным характеристикам восстановления электрической прочности. конкретного типа управляемого разрядника.

Регулирование скорости разряда емкости анодной цепи прерывателя осуществляют подбором величин резистора

5 в нижнем плече делителя и самой емкости.

Возможны различные варианты управления устройством для коммутации ем костного накопителя. Например, в прерывателе .3 можно создавать стационарное магнитное поле с индукцией вьппе индукции возбуждения разряда, которое выключают в момент прекращения.коммутации емкастного накопителя

t на период деионизации разрядника

tt. Выключение поля можно осуществить встречным импульсным полем.

Во всех случаях в предложенном, устройстве имеет места. потребление небольшой мощности управления при повышенных частотных возмажж)стях, Формула и з о б р е т е н.и я

Устройство для коммутации, тока, I содержащее газоразрядный прерыватель тока с магнитным управлением, первый вывод которого соединен через емкостный накопитель энергии с первым выводом нагрузки, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения мощности. управления и улучшения час3 ) 4á59 вателе 3 равно напряжению поддержания слаботочного тлеющего разряда в скрещенных полях, которое составляет приблизительно 300 В. Благодаря поддержанию слаботочного разряда в прерывателе 3 тока в последнем осуществляется начальная ионизация газовой среды, а он находится в посто-, янной готовности к сильноточной коммутации емкастного накопителя, и резко снижается периодическая нестабильность момента начала коммутации емкостного накопителя. Расширяется диапазон частот коммутации при сохра- !б ненни устойчивости в работе.

Через регулируемый промежуток вре- ° мени подается с помощью генератора

10 управляющий импульс на разрядник

11. Разрядник 11 шунтируют ограни- 2р чительным резистором 4, что приводит к сильноточной коммутации емкостного накопителя 1 на нагрузку 2. Ток.разряда накопителя 1 резко возрастает и теперь практически определяется 26 сопротивлением нагрузки 2.из-за низкого сопротивления прерывателя 3 и разрядника tt. Величина тока разряда может составлять сотни ампер. вЂ” единицы килоампер. В качестве управляема- 30 ro разрядника 11 целесообразно использовать импульсный тиратрон или игнитронный разрядник.

В момент, когда индукции магнитного поля спадает до уровня .ниже. индукции поддержания разряда в скре-, щенных полях, происходит обрыв тока в прерывателе 3 и резко спадает ток разряда в нагрузке. Разряд в управляеМом разряднике 11 также прекраща- 4а ется. Анодное напряжение прерывателя

3 становится равным остаточному наL пряжению емкастного накопителя 1, так как в начальный послекоммутационный период разрядник tt сохраняет вы- 4ч акую проводимость из-за ограниченной скорости деианизационных процессов и быстро заряжается до напряжения накопителя 1 емкости в анодной цепи прерывателя, в частности конденсата» вО ра 9. На этом коммутация емкостнаго накопителя 1 на нагрузку 2 прекращается. в

Затем происходит разряд ейкасти анодной цепи прерывателя 3 атноситель- но его катодной цепи через нижнее плечо делителя до напряжения, определяемого напряжением емкостнога накопителя 1 и коэффициентом его делеСоставитель Л.Багян

Техред M,дидык Корректор С.Шекмар

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 956/55 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Pàóøñêàÿ наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,II01

5 1465990 тотных свойств, введены управляемый . ним выводом резистивного делителя разрядник, резистивный делитель на" . напряжения, выводы которого подклюпряжения и формирователь импульса в чены соответственно к второму выводу виде последовательной RC-цепи при- нагрузки и первому выводу газоразряд5 чем второй вывод нагрузки через уп- ного прерывателя тока, а выводы посравляемый разрядник соединен с вто- ледовательной RC-цепи подключены к рым выводом газоразрядного прерыва- соответствующим выводам газоразряднотеля тока, который соединен со сред- го прерывателя тока.