Тиратронный коммутатор для высокочастотныхконтуров

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

22I854

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08,!1,1967 (№ 1131406/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.VII.1968. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 2З.Х.1968

Кл. 2lo, 36

Комитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

МПК Н 05h

УДК 621.384.66(088.8) Авторы изобретения

А. А. Егоров, Н. Ф, Гончаров и В. С. Панасюк

Институт ядерной физики Сибирского отделения АН СССР

Заявитель

ТИРАТРОННЫЙ КОММУТАТОР ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ

КОНТУРОВ

Известные тиратронные коммутаторы для высокочастотных контуров состоят из двух групп параллельно включенных управляемых вентилей с генераторами управляющих импульсов, из которых одна группа вентилей производит поджиг в прямом направлении, а другая — в обратном.

Предлагаемый коммутатор для получения разрыва цепи через полупериоды биений и по. вышения к. п. д. установки последовательно с управляемыми вентилями, пропускающими ток в обратном направлении, включен конденсатор, на клеммы которого подключен источник постоянного тока.

Управляющие электроды вентилей, пропускающие ток в прямом направлении, подключены к генераторам управляющих импульсов, формирующим отрицательные импульсы в течение полупериода, предшествующего разрыву целей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема всей установки; на фиг. 2 — графики изменения напряжения и тока в контурах с течением времени.

Коммутатор обеспечивает разрядный ток в первичной цепи, не разрывая цепь через четверть периода биений, время восстановления электрической прочности много меньше, чем период колебаний в трансформаторе Тесла.

Эта задача была решена выполнением коммутатора в виде двух групп управляемых вентилей, одна из которых пропускает ток в прямом, а другая в обратном направлении, применением специальной емкости, исключающей разрыв цепи через четверть периода биений, и введением в схему генераторов отрицательных импульсов, способствующих укорочению времени восстановления электрической прочности группы, пропускающей ток в прямом направ10 лении.

Это обеспечивает нормальную работу связанных контуров в течение полупериода биений, повышение к. п. д. ускорителя и улучшение теплового режима трансформатора Тесла, 15 в связи с чем ускоритель становится источником дешевой радиационной энергии.

Ускоритель с трансформатором Тесла в качестве источника высокого напряжения состоит из зарядного устройства 1, зарядных импе20 дансов 2 и 8, первичной емкости, составленной из конденсаторов 4 и 5, первичной обмотки 6, имеющей заземленную среднюю точку, вторичной обмотки 7, вторичной емкости 8 и ускорительной трубки 9.

25 Собственно коммутатор составлен из тиратронов 10, 11 первой группы, пропускающей ток в прямом направлении, тиратронов 12, 18 второй группы, пропускающей ток в обратном направлении, накальных трансформаторов

30 14 — 17, генераторов 18 — 21 управляющих им22!854

60 пульсов, конденсатора 22, исключающего разрыв через / периода биений со своим зарядным устройством 28.

Коммутатор работает следующим образом.

В паузе конденсаторы 4, 5 и 22 заряжаются от своих зарядных устройств.

Первыми поджигаются тиратроны 10 и 11 (в коммутаторе использованы тиратроны типа

ТГИ-1 2500/35) и в течение времени Π— tj (см. фиг. 2, a) пропускают первую половину первичного тока (см. фиг. 2, в). К моменту 1 напряжение на первичном конденсаторе меняет знак, а ток становится равным нулю. В этот момент поджигаются тиратроны 12 и 18 и начинают пропускать вторую полуволну первичного тока (время t> — t ). К моменту t ток и напряжение в первичном контуре становятся равными нулю, а вся энергия передается во вторичный контур, напряжение в котором достигает максимума (см. фиг. 2, с). B следующий отрезок времени t» — t> должны снова проводить тиратроны 10 и 11. Однако вблизи момента t> напряжение на первичной емкости ниже нуля и является обратным для этих тиратронов. В связи с этим, если не принять мер, колебания в первичной цепи разрываются.

Вся энергия, переданная во вторичный контур, остается в нем, а затем в процессе автономных затухающих колебаний рассеивается, нагревая обмотку. Это невыгодно с точки зрения к. п, д, Поэтому разрыв колебаний в точке 4 следует исключить, Для этого служит конденсатор 22. 3а время t< — 4 он разряжается контурным током, но величина его выбрана так, что полярность напряжения на нем за это время не меняется. Поэтому k моменту 4, когда первичный ток становится равным нулю, конденсатор 22 через тиратроны 12 и 18 подключается к тиратронам 10 и 11 и создает на них прямое напряжение. Тиратроны 10 и 11, на сетках которых еще действует положительный управляющий импульс, начинают проводить ток (время 1 — !з). С момента t> снова работают тиратроны !2 и 18. В течение времени tp — !4 контурным током конденсатор 22 разряжается полностью или переполюсовывается.

К моменту !4 энергия контуров снова локализуется в первичных конденсаторах. Если в этот момент разорвать цепь колебаний, то энергия останется в первичных конденсаторах.

Тогда от зарядного устройства 1 потребуется лишь небольшая порция энергии для подзаряда первичных конденсаторов, компенсирующая активные потери за время Π— t4.

Если добротность системы велика (а это, как правило, для трансформаторов Тесла выполняется), то потери составляют весьма малую часть начальной энергии, поэтому малы потери и в зарядной цепи, в связи с чем резко повышается к. п. д. всего устройства.

ЗО

Если в момент 14 разорвать первичную цепь, то осуществляется рекуперация. Для этого необходимо, чтобы за время 4 — t4 тиратроны 10 и 11, не проводящие ток, успевали деионизоваться. Этот отрезок времени для трансформатора Тесла, B котором применен коммутатор, составляет 5 мксек. Водородные тиратроны (по паспорту) не обеспечивают такого короткого времени деионизации. Однако эксперименты показали, что существует такой режим, несколько отличающийся от паспортного, в котором тиратрон типа ТГИ-1 2500/35 успевает деионизоваться за 5 мксек при условии, что анодное напряжение тиратрона не превышает 20 кв (максимально допустимое по паспорту 35 кв). Для осуществления этого режима следует снизить напряжение генератора водорода в тиратронах 10 и 11 до 6 в и стабилизировать его с точностью +0,7p/p, напряжение накала тиратронов 10 и 11 установить в пределах 6,3 — 6,4 в; непосредственно после окончания импульса поджига в момент 1 (c»». рис. 2) подать на сетку тиратронов 10 и 11 отрицательное напряжение амплитудой 200—

400 в и поддерживать его постоянным, по крайней мере, в течение времени t3 — t4, а затем плавно снять (см. фиг. 2, d). Для подачи отрицательного напряжения служат генераторы 18 и 19.

Эти меры позволяют получить качественно новый коммутатор — коммутатор с малым временем деионизации. Выше было сказано, что это закономерно для тиратронов ТГИ-1

2500/35 при анодном напряжении ниже 20 кв.

Рабочее напряжение первичных конденсаторов ускорителя, в котором применен коммутатор, составляет 33 кв. Поэтому в каждую груп. пу коммутатора включены последовательно два тиратрона.

Предмет изобретения

Тиратронный коммутатор для высокочастот. ных контуров, состоящий из двух групп параллельно включенных управляемых вентилей с генераторами управляющих импульсов, из которых одна группа вентилей производит поджиг в прямом направлении, а другая — в обратном, отличающийся тем, что, с целью получения разрыва цепи через полпериода биений и повышения к. п. д. установки, последовательно с управляемыми вентилями, пропускающими ток в обратном направлении, включен конденсатор, на клеммы которого подключен источник постоянного тока, причем управляющие электроды вентилей, пропускающие ток в прямом направлении, подключены к генераторам управляющих импульсов, формирующим отрицательные импульсы в течение полупериода, предшествующего разрыву цепи.