Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью



Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью
Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью

 

H03K3/00 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2510963:

Егоров Олег Георгиевич (RU)

Изобретение относится к области мощной сильноточной импульсной электротехники и может использоваться для генерации мощных импульсов наносекундной длительности. Достигаемый технический результат - предотвращение потерь накопленной энергии. Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью содержит источник питания, первый управляемый ключ, второй управляемый ключ, первичную обмотку индуктивного накопителя энергии, замыкатель, третий управляемый ключ, нагрузку, электромагнитный экран, коммутатор, вторичную обмотку индуктивного накопителя энергии, которая выполнена в виде N одинаковых одновитковых секций, индуктивный накопитель энергии выполнен в виде свернутой в цилиндрическую или тороидальную N витковую спираль двух коаксиально расположенных проводников, при этом внутренний проводник образует N витковую первичную обмотку, внешний проводник выполнен в виде расположенных последовательно вдоль общей оси для внутреннего и внешнего проводников одинаковых и изолированных друг от друга элементов трубчатой формы, образующих каждый виток секции вторичной обмотки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области мощной сильноточной импульсной электротехники, а более конкретно к устройствам для генерации мощных (терраваттных) импульсов наносекундной длительности.

Из достигнутого уровня техники известны различные пути решения задачи по повышению эффективности вывода энергии, накопленной в индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью, в нагрузку (И.П.Верещагин. Анализ трансформаторной схемы индуктивного накопителя энергии. Труды МЭИ, вып.45, 1963 с.21-24; SU №1029402, А, 1983; RU №2143172, С1, 1999; RU №2161857, C1 2001 и др.). Однако проблеме, связанной с тем, что при выводе накопленной энергии из вторичной обмотки в нагрузку напряжение на первичной обмотке возрастает в М раз, где М соотношение витков первичной и вторичной обмоток, специалистами в данной области не было уделено должного внимания. По всей видимости это связано с тем, что известные из уровня техники электромагнитные экраны (Г.Каден. Электромагнитные экраны в высокочастотной технике. ГЭИ, М., 1957) не могут быть использованы для экранирования первичной обмотки индуктивного накопителя энергии с трансформаторной связью.

В качестве прототипа был взят генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью, включающий источник питания, управляемый ключ, индуктивный накопитель энергии, содержащий первичную обмотку, N-секционную вторичную обмотку, две группы замыкателей по N штук в каждой, N размыкателей и индуктивную нагрузку, при этом источник питания через управляемый ключ соединен с первичной обмоткой индуктивного накопителя энергии, начало каждой секции вторичной обмотки индуктивного накопителя энергии соединено с первым выводом соответствующего каждой секции замыкателя из первой группы замыкателей, второй вывод замыкателей из первой группы замыкателей соединен с первым выводом нагрузки и первым выводом соответствующего каждой секции размыкателя, конец каждой секции вторичной обмотки соединен с первым выводом соответствующего каждой секции вторичной обмотки замыкателя из второй группы замыкателей и со вторым выводом соответствующего каждой секции размыкателя, а вторые выводы всех замыкателей второй группы замыкателей соединены со вторым выводом нагрузки (SU №1029402, А, 1983).

Основной недостаток прототипа заключается в том, что при выводе накопленной энергии в нагрузку напряжение на первичной обмотке индуктивного накопителя энергии в М раз превышает напряжение на нагрузке, где М - соотношение витков первичной и вторичной обмоток индуктивного накопителя энергии. В результате возникновения перенапряжения на управляемом ключе, включенным в цепь первичной обмотки индуктивного накопителя энергии, имеет место дугообразование, приводящее к существенным потерям первоначально накопленной энергии.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению экранирования первичной обмотки индуктивного накопителя энергии в интервале времени, соответствующем выводу накопленной энергии в нагрузку путем возбуждения в момент начала вывода накопленной энергии волны напряжения в отрезках коаксиальной линии, при этом каждый отрезок коаксиальной линии образован соответствующим витком первичной обмотки индуктивного накопителя энергии и охватывающим его и соответствующим ему электромагнитным экраном трубчатой формы, а удвоенное время пробега упомянутой выше волны по каждому отрезку коаксиальной линии равно времени вывода накопленной энергии в нагрузку. Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении напряжения на первичной обмотке индуктивного накопителя энергии (во время вывода накопленной энергии в нагрузку) до величины, приблизительно равной напряжению на нагрузке, благодаря чему предотвращается дугообразование на управляемом ключе, включенным в цепь первичной обмотки и, следовательно, - потери накопленной энергии.

Поставленная задача решена тем, что генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью, содержащий источник питания, первый управляемый ключ, замыкатель, индуктивный накопитель энергии, включающий первичную обмотку и N-секционную вторичную обмотку и нагрузку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй и третий управляемые ключи, индуктивный накопитель энергии включает однослойную катушку в виде свернутых в цилиндрическую или тороидальную N-витковую спираль двух коаксиально распложенных проводников, при этом внутренний проводник образует N-витковую первичную обмотку, а внешний проводник выполнен в виде расположенных последовательно вдоль общей оси для внутреннего и внешнего проводников N одинаковых и изолированных друг от друга элементов трубчатой формы, образующих N одинаковых одновитковых секций вторичной обмотки индуктивного накопителя энергии, между каждым витком первичной обмотки и охватывающим его витком вторичной обмотки размещен соответствующий им электромагнитный экран трубчатой формы, при этом между соответствующим началу каждой секции вторичной обмотки торцом соответствующего ей витка и расположенным рядом с ним первым торцом соответствующего этому витку вторичной обмотки экрана размещен коммутатор в виде кольцевого искрового разрядника, а второй, противоположный, торец каждого экрана электрически и механически соединен с внутренним проводником с образованием совместно с охватываемым им витком первичной обмотки соответствующего замкнутого на конце отрезка коаксиальной линии, первый вывод источника питания соединен с первым выводом первого управляемого ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом второго управляемого ключа, началом первого витка первичной обмотки и первым выводом замыкателя, второй вывод которого соединен с первым выводом третьего управляемого ключа, параллельно которому включена нагрузка, второй вывод источника питания соединен со вторым выводом второго управляемого ключа, с концом последнего витка первичной обмотки и со вторым выводом третьего управляемого ключа, витки N-секционной вторичной обмотки соединены параллельно между собой, при этом соединенные между собой начала всех витков вторичной обмотки соединены с первым выводом третьего управляемого ключа, второй вывод которого соединен с объединенными между собой концами всех витков вторичной обмотки, при этом толщина δ экранов удовлетворяет соотношению:

δ≥10·[τ/(µµ0σ)]1/2,

где τ - время распространения электромагнитной волны до конца упомянутого выше отрезка коаксиальной линии, при этом 2τ равно времени вывода накопленной энергии в нагрузку [с];

µ - магнитная проницаемость материала экранов;

µ0 = 4π·10-7 [Гн/м];

σ - проводимость материала [Ом-1·м-1].

Кроме того, поставленная задача решена тем, что упомянутый выше второй торец каждого экрана посредством от 4 до 12 перемычек, распложенных радиально и на одинаковом угловом расстоянии относительно друг друга электрически и механически соединены с внутренним проводником в местах, расположенных как по окружности, лежащей в плоскости сопряжения витков первичной обмотки между собой, так и лежащей на конце последнего витка первичной обмотки, при этом суммарное сопротивление упомянутых выше перемычек много меньше ρ, где ρ - волновое сопротивление упомянутых выше отрезков коаксиальной линии, удовлетворяющих соотношению:

ρ≥102·U/I0,

где U - напряжение, индуцируемое на входе каждого отрезка коаксиальной линии [В];

I0 - ток в первичной обмотке, соответствующий накопленной энергии [А].

Преимущество патентуемого генератора импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью, по сравнению с прототипом, заключается в том, что при минимальных затратах энергии (не превышающих 1.5÷2% от первоначально накопленной энергии) на возбуждение волновых процессов, обеспечивающих эффективное экранирование первичной обмотки индуктивного накопителя энергии в течение всего времени вывода накопленной энергии в нагрузку, в результате экранирования напряжение на первичной обмотке индуктивного накопителя энергии (во время вывода энергии в нагрузку) приблизительно равно напряжению на нагрузке, а следовательно, не возникает дугообразования на управляемом ключе, включенном в цепь первичной обмотки, а также связанные с дугообразованием значительные потери ранее запасенной энергии.

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения упомянутого выше технического результата патентуемой совокупностью существенных признаков. Остальные технические результаты, достигаемые при использовании патентуемого устройства, станут ясными из дальнейшего изложения.

На фиг.1 изображена принципиальная схема генератора импульсов на индуктивном накопителе энергии; на фиг.2 - узел соединения последнего витка первичной обмотки индуктивного накопителя энергии с соответствующим ему электромагнитным экраном, вид сбоку.

Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью содержит (фиг.1) источник 1 питания, предпочтительно генератор тока, первый управляемый ключ 2, второй управляемый ключ 3, третий управляемый ключ 4, параллельно которому подключена нагрузка 5, предпочтительно индуктивная, а также замыкатель 6, предпочтительно искровой разрядник, и индуктивный накопитель 7 энергии. Индуктивный накопитель 7 энергии включает однослойную катушку в виде свернутой в цилиндрическую или тороидальную N-витковую спираль двух коаксиально расположенных (аналогично тому, как в коаксиальном кабеле) проводников, при этом внутренний проводник образует N витков 81, 82, 83,….8N-1, 8N первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии, а внешний проводник выполнен в виде расположенных последовательно вдоль общей оси для внутреннего и внешнего проводников N одинаковых и изолированных друг от друга элементов трубчатой формы, образующих соответственно витки 91, 92, 93, …., 9N-1 и 9N одинаковых одновитковых секций N-секционной вторичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии. Между каждым витком 8n, где n=l,2,3,.…, N первичной обмотки и охватывающим его витком 9n N-секционной вторичной обмотки размещен соответствующий им электромагнитный экран трубчатой формы 10n, при этом все экраны 101÷10N выполнены одинаковыми. Между соответствующим началу каждой n-й секции вторичной обмотки торцом витка 9n и расположенным рядом с ним первым торцом соответствующего этому витку экрана 10n размещен коммутатор 11n в виде искрового разрядника, причем второй (противоположный) торец каждого экрана 10i, где i=1,2,3,…,N-1, посредством от 4 до 12 перемычек 12, расположенных радиально и на одинаковом угловом расстоянии относительно друг друга, электрически и механически соединен с внутренним проводником 13 в местах, расположенных по окружности, лежащей в плоскости сопряжения витка 8i, с витком 8i+1 первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии. Что касается второго торца экрана 10N, то он электрически и механически соединен, аналогично тому, как описано выше, с концом витка 8N первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии (фиг.2). Первый вывод источника 1 питания соединен с первым выводом первого управляемого ключа 2, второй вывод которого соединен с первым выводом второго управляемого ключа 3, началом витка 81 первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии и первым выводом замыкателя 6, второй вывод которого соединен с первым выводом третьего управляемого ключа 4. Второй вывод источника 1 питания соединен со вторым выводом второго управляемого ключа 3, концом витка 8N первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии и вторым выводом третьего управляемого ключа 4. Витки 91÷9N N-секционной вторичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии соединены параллельно между собой, при этом соединенные между собой начала всех упомянутых выше витков соединены с первым выводом третьего управляемого ключа 4, а соединенные между собой концы этих же витков соединены со вторым выводом третьего управляемого ключа 4.

Каждый виток 8n первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии совместно с соответствующим ему и охватывающим его электромагнитным экраном 10n образует отрезок коаксиальной линии, замкнутой на конце на суммарное сопротивление R перемычек 12, при этом геометрические размеры внутреннего проводника 13, одинаковых экранов 101÷10N, перемычек 12, а также величина относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, расположенного между ними, выбираются из условия обеспечения выполнения следующих соотношений: R‹‹ρ;δ≥10·[τ/(µµ0σ)]1/2; ρ≥102·U/I0, где ρ - волновое сопротивление [Ом] упомянутого выше отрезка коаксиальной линии; δ - толщина [м] экранов 101÷10N; τ - время [с] распространения электромагнитной волны до конца отрезка коаксиальной линии, равное половине интервала времени, соответствующего выводу энергии в нагрузку 5; µ - магнитная проницаемость материала экранов 101÷10N; µ0 - 4π·10-7 [Гн/м]; σ - проводимость [Ом-1·м-1] материала экранов 101÷10N; U - напряжение [В], индуцируемое на входе каждого отрезка коаксиальной линии при переводе третьего управляемого ключа 4 из замкнутого в разомкнутое положении; I0 - ток [А] в первичной обмотке 81÷8N, соответствующий накопленной энергии.

Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью работает следующим образом. В исходном состоянии все управляемые ключи 2, 3 и 4, замыкатель 6 и коммутаторы 111÷11N находятся в разомкнутом положении. После перевода первого управляемого ключа 2 из разомкнутого в замкнутое положение начинается процесс накопления энергии в магнитном поле, связанным с током, возбуждаемым в первичной обмотке индуктивного накопителя 7 энергии. После достижения током в первичной обмотке заданного значения I0 (предпочтительно, максимального значения) второй управляемый ключ 3 переводится в замкнутое положении и одновременно первый управляемый ключ 2 переводится из замкнутого в разомкнутое положение. На этом этап накопления энергии в магнитном поле, связанным с индуктивным накопителем 7 энергии, заканчивается.

Перед выводом накопленной энергии в нагрузку 5, предпочтительно индуктивную, сначала третий управляемый ключ 4 переводится из разомкнутого в замкнутое положение, а затем второй управляемый ключ 3 переводится из замкнутого в разомкнутое положение. В результате ток в первичной обмотке индуктивного накопителя 7 энергии спадает до нуля, а ток в каждой одновитковой секции его вторичной обмотки возрастает до величины, равной I0. Поскольку все N одновитковые секции вторичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии соединены параллельно между собой и подключены к находящемуся в замкнутом положении третьему управляемому ключу 4, то ток через него равен сумме токов, возбуждаемых во всех N секциях вторичной обмотки. Здесь необходимо отметить, что наличие электромагнитных экранов 101÷10N между каждым витком 81÷8N первичной обмотки и соответствующим каждому из них витком 91÷9N вторичной обмотки не оказывает влияния на коэффициент связи между упомянутыми выше витками, поскольку цепь, в которую включен каждый экран 101÷10N, является разомкнутой (коммутаторы 111÷11N и замыкатель 6 находятся в разомкнутом положении). В момент достижения током через третий управляемый ключ 4 значения, приблизительно равного N·I0, замыкатель 6 и коммутаторы 111÷11N переводятся в замкнутое положение, а третий управляемый ключ 4 одновременно с описанным выше коммутационным процессом переводится из замкнутого положения в разомкнутое положение, при этом время размыкания третьего управляемого ключа (иными словами интервал времени, в течение которого его сопротивление изменяется от нуля до величины, по меньшей мере, на порядок превышающей сопротивление нагрузки 5) меньше 2·τ. В процессе размыкания третьего управляемого ключа 4 происходит увеличение напряжения на нагрузке 5. Одновременно такое же напряжение индуцируется в каждом экране 101÷10N, поскольку экраны 101÷10N, по существу, образуют совокупность последовательно расположенных отдельных витков. Однако, в отличие от описанного выше процесса «переброски» тока из первичной обмотки во вторичную обмотку индуктивного накопителя 7 энергии, каждый экран 101÷10N (за счет перевода в замкнутое положение замыкателя 6 и коммутаторов 111÷11N (кольцевых искровых разрядников)) оказывается включенным в замкнутую цепь, а следовательно, обеспечиваются условия, необходимые для протекания по поверхностям экранов 101÷10N электрического тока. Поскольку второй торец каждого экрана 101÷10N посредством перемычек 12 электрически и механически соединен с внутренним проводником 13, то при размыкании третьего управляемого ключа 4 на входе каждого отрезка коаксиальной линии (образованного соответствующим витком 8n первичной обмотки и охватывающим его и соответствующим ему экраном 10n) возникает напряжение, а в процессе изменения этого напряжения вдоль каждого упомянутого выше отрезка коаксиальной линии будет распространяться соответствующая волна напряжения. При этом электрический ток, обусловленный волной напряжения, распространяющейся в каждом отрезке коаксиальной линии, образованной витком 8к первичной обмотки и охватывающим его экраном 10к (где к=2, 4,…, N), протекает по следующему замкнутому контуру: по внутренней (обращенной к соответствующему витку первичной обмотки) поверхности экрана 10к, а после замыкания у фронта волны на виток 8к протекает по его поверхности, а затем (поскольку толщина δ каждого экрана 101-10N существенно превышает глубину проникновения тока в толщу экрана за время, равное 2·τ) по внешней (обращенной к соответствующему витку вторичной обмотки) поверхности экрана 10к-1, через коммутатор 11к-1 и коммутатор 11к - к внутренней поверхности экрана 10к. Что касается тока, обусловленного волной напряжения, распространяющейся в отрезке коаксиальной линии, образованной витком 81 первичной обмотки и охватывающим его экраном 101, то он протекает по следующему замкнутому контуру: внутренняя поверхность экрана 101, а после замыкания у фронта волны на виток 81 первичной обмотки, протекает по его поверхности, а затем через замыкатель 6 и коммутатор 111 - к внутренней поверхности экрана 101.

Из всего вышесказанного следует, что по внутренней поверхности каждого экрана 10i ток, обусловленный волной напряжения, распространяющейся в отрезке коаксиальной линии, образованной экраном 10i, и витком 8i, первичной обмотки, течет в одном направлении, а по внешней поверхности того же экрана 10i в противоположном направлении течет ток, обусловленный волной напряжения, распространяющейся в отрезке коаксиальной линии, образованной экраном 10i+1 и витком 8i+1. Что касается витка 8N, то его экранирование обеспечивается током, протекающим по внутренней поверхности экрана 10N и обусловленным волной напряжения, распространяющейся в отрезке коаксиальной линии, образованной экраном 10N и витком 8N. Из вышесказанного следует, что во время вывода накопленной энергии в нагрузку, за счет возбуждения в каждом упомянутом выше отрезке коаксиальной линии волнового процесса, длительность которого равно времени вывода накопленной энергии в нагрузку 5, обеспечиваются экранирование всех витков первичной обмотки индуктивного накопителя энергии, а также взаимная компенсация напряжений (эдс) индуцируемых (возбуждаемых) в расположенных рядом экранах.

Что касается напряжений на витках 82÷8N первичной обмотки, обусловленных протекающим по их поверхности токам, обусловленных волнами напряжения, распространяющимся по упомянутым выше отрезкам коаксиальных линий, то поскольку (как отмечалось выше) ρ≥102·U/I0, то этот ток много меньше I0, а сопротивление витков 82÷8N мало. Иными словами, суммарное напряжение на витках 82÷8N много меньше U.

Через интервал времени, равный τ, волна напряжения в каждом из упомянутых выше отрезков коаксиальной линии достигнет замкнутого посредством перемычек 12 конца соответствующего отрезка коаксиальной линии, а затем, отразившись от закороченного конца с одновременным изменением знака напряжения на обратный, будет распространятся в обратном направлении, и через интервал времени, равный τ, достигнет противоположного (открытого) конца соответствующего отрезка коаксиальной линии. Одновременно с окончанием описанных выше волновых процессов в отрезках коаксиальной линии закончится вывод запасенной энергии в нагрузку 5. Величина тока через нагрузку 5 станет существенно меньше величины I0, и, следовательно, дальнейшее изменение тока через нагрузку 5 не приведет к возникновению перенапряжения на втором управляемом ключе 3.

Здесь необходимо отметить, что использование перемычек 12 для закорачивания конца отрезков коаксиальной линии позволяет существенно (по сравнению со сплошным концевым элементом) уменьшить выделение тепла в этой зоне, а следовательно, повысить эксплуатационную надежность устройства. При этом патентуемое количество перемычек от 4 до 12, как показали расчеты, является оптимальным с точки зрения обеспечения как электрических, так и тепловых показателей.

Кроме того, поскольку в контуре, подключенном к каждому витку 8к первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии, экраны 10к и 10к-1 соединены между собой таким образом, что наводимое в них (в процессе вывода энергии в нагрузку 5) эдс взаимно компенсируется, поэтому напряжение на этих витках первичной обмотки во время вывода энергии в нагрузку 5 равно нулю. Что касается напряжения на первом витке 81 первичной обмотки индуктивного накопителя 7 энергии, то оно равно напряжению на нагрузке 5, поскольку контур, подключенный к витку 81 первичной обмотки, содержит один экран 101, на котором индуцируется напряжение, равное напряжению на нагрузке 5. Таким образом, в патентуемом устройстве в процессе вывода энергии в нагрузку 5 обеспечивается снижение напряжения на первичной обмотке индуктивного накопителя 7 энергии (с учетом вышесказанного относительно падения напряжения, обусловленного токами, вызванных распространяющимися в отрезках коаксиальной линии волнами напряжения), незначительно превышающего напряжение на нагрузке 5.

Промышленная применимость патентуемого изобретения подтверждается также возможностью осуществления его с помощью известных из уровня техники компонент, используемых в данной области техники. Изобретение может быть использовано в ускорителях заряженных частиц, мощных источниках микроволнового излучения, в импульсных радарах и лазерах.

1. Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью, содержащий источник питания, первый управляемый ключ, замыкатель, индуктивный накопитель энергии, включающий первичную обмотку и N-секционную вторичную обмотку и нагрузку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй и третий управляемые ключи, индуктивный накопитель энергии включает однослойную катушку в виде свернутых в цилиндрическую или тороидальную N-витковую спираль двух коаксиально распложенных проводников, при этом внутренний проводник образует N-витковую первичную обмотку, а внешний проводник выполнен в виде расположенных последовательно вдоль общей оси для внутреннего и внешнего проводников N одинаковых и изолированных друг от друга элементов трубчатой формы, образующих N одинаковых одновитковых секций вторичной обмотки индуктивного накопителя энергии, между каждым витком первичной обмотки и охватывающим его витком вторичной обмотки размещен соответствующий им электромагнитный экран трубчатой формы, при этом между соответствующим началу каждой секции вторичной обмотки торцом соответствующего ей витка и расположенным рядом с ним первым торцом соответствующего этому витку вторичной обмотки экрана размещен коммутатор в виде кольцевого искрового разрядника, а второй, противоположный, торец каждого экрана электрически и механически соединен с внутренним проводником с образованием совместно с охватываемым им витком первичной обмотки соответствующего замкнутого на конце отрезка коаксиальной линии, первый вывод источника питания соединен с первым выводом первого управляемого ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом второго управляемого ключа, началом первого витка первичной обмотки и первым выводом замыкателя, второй вывод которого соединен с первым выводом третьего управляемого ключа, параллельно которому включена нагрузка, второй вывод источника питания соединен со вторым выводом второго управляемого ключа, с концом последнего витка первичной обмотки и со вторым выводом третьего управляемого ключа, витки N-секционной вторичной обмотки соединены параллельно между собой, при этом соединенные между собой начала всех витков вторичной обмотки соединены с первым выводом третьего управляемого ключа, второй вывод которого соединен с объединенными между собой концами всех витков вторичной обмотки, при этом толщина δ экранов удовлетворяет соотношению:
δ≥10·[τ/(µµ0σ)]1/2,
где τ - время распространения электромагнитной волны до конца упомянутого выше отрезка коаксиальной линии, при этом 2τ равно времени вывода накопленной энергии в нагрузку [с];
µ - магнитная проницаемость материала экранов;
µ0 = 4π·10-7 [Гн/м];
σ - проводимость материала [Ом-1·м-1].

2. Генератор по п.1 отличающийся тем, что упомянутый выше второй торец каждого экрана посредством от 4 до 12 перемычек, распложенных радиально и на одинаковом угловом расстоянии относительно друг друга, электрически и механически соединен с внутренним проводником в местах, расположенных как по окружности, лежащей в плоскости сопряжения витков первичной обмотки между собой, так и лежащей на конце последнего витка первичной обмотки, при этом суммарное сопротивление упомянутых выше перемычек много меньше ρ, где ρ - волновое сопротивление упомянутых выше отрезков коаксиальной линии, удовлетворяющих соотношению:
ρ≥102·U/I0,
где U - напряжение, индуцируемое на входе каждого отрезка коаксиальной линии [В];
I0 - ток в первичной обмотке, соответствующий накопленной энергии [А].



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области преобразовательной техники. В состав высоковольтного коммутатора входят блок электронных ключей и быстродействующий коммутатор.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения различных сфер народного хозяйства. Достигаемый технический результат - снижение затрат энергии от внешнего первичного источника электрической энергии.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для получения электрической энергии из газового электрического разряда. Техническим результатом является повышение стабильности, надежности и эффективности преобразования энергии при работе, который достигается за счет того, что устройство, содержащее первый и второй электроды, разделенные газовым разрядным промежутком, источник высокого напряжения, первый полюс которого соединен с первым электродом, а второй - с первым выводом первой индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым электродом, дополнительно снабжено набором первых электродов, разделенных газовыми разрядными промежутками по отношению к второму электроду, и набором источников высокого напряжения, первые полюса каждого из которых соединены с одним из первых электродов набора первых электродов, а вторые полюса источников высокого напряжения из набора источников высокого напряжения соединены с первым выводом первой индуктивности, при этом второй электрод выполнен секционным, а первые электроды разделены между собой изолирующими перегородками, с возможностью образования отдельных газовых полостей между вторым электродом и каждым первым электродом.

Группа изобретений относится к устройствам цифровой вычислительной техники, в частности к недвоичной схемотехнике, и предназначена для создания троичных триггеров.

Предлагаемое устройство относится к области импульсной техники и предназначено для питания обмоток возбуждения устройств, создающих импульсные магнитные поля, в частности для питания обмоток возбуждения двигателей возвратно-поступательного движения (в.п.д.).

Изобретения относятся к вычислительной технике и могут быть использованы в устройствах отображения. Техническим результатом является уменьшение размеров устройства.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве электровакуумных СВЧ-микроблоков с вакуумными интегральными схемами (ИС) и другими схемами.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в изделиях различных отраслей техники. Технический результат состоит в исключении подвижных частей.

Изобретение касается системы для зарядки конденсатора (100), включающей модуль зарядки конденсатора (110), изолированный модуль получения данных (120) и цифровой управляющий модуль (130).

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для получения импульсов напряжения до нескольких мегавольт и может быть использовано в составе электрофизических установок, в частности в мощных импульсных ускорителях электронов прямого действия.

Изобретение относится к эмиссионной спектроскопии. Технический результат заключается в повышении точности количественного определения исследуемых составов с возможностью работы в режиме спектроскопии с временным разрешением. В заявке описан генератор зажигания для генерирования искрового разряда оптической эмиссионной спектроскопии (OES), в котором искровой разряд обладает формой кривой тока, содержащей первый модулированный участок, который включает множество пиков относительно большого тока и высокого градиента с переменной амплитудой и(или) длительностью между пиками, и второй модулированный участок относительно малого тока и низкого градиента, который по существу не имеет модулированных пиков. Искровой разряд предпочтительно генерируется от двух или более программируемых источников тока. По настоящему изобретению также предлагается оптический эмиссионный спектрометр, содержащий генератор зажигания, и способ оптической эмиссионной спектроскопии с использованием генератора зажигания. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи информации. Техническим результатом является повышение быстродействия и создание элементной базы вычислительных устройств, работающих на принципах многозначной линейной алгебры. Устройство содержит R и S входы, выходные транзисторы, источник вспомогательного напряжения, инвертирующие усилители, в качестве которых используются токовые зеркала, токовые выходы, источники опорного тока, шины источника питания, дополнительные транзисторы. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройству для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, предпочтительно для контроля качества мощных трансформаторов. Сущность: в устройстве для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, содержащей генератор импульсов и вспомогательные компоненты, а именно ограничительный разрядный промежуток (2), делитель (3) напряжения и компенсатор (4) перенапряжений, по меньшей мере два из вспомогательных компонентов установлены на общей основной раме с одним единственным головным электродом (11) для вспомогательных компонентов. Технический результат: сокращение пространственной протяженности и числа гальванических соединений. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области траления морских акваторий и может быть использовано для вывода из строя противодесантных мин и подводных роботов-разведчиков, имеющих неконтактные гидроакустические и магнитные датчики цели и ориентации в прибрежной зоне. Заявлены способ обезвреживания противодесантных мин и подводных роботов-разведчиков и устройство для его осуществления. Способ заключается в том, что осуществляется комплексное силовое воздействие электрогидравлическим ударом и импульсным магнитным полем, при этом воздействие осуществляется одновременно. Устройство обезвреживания содержит высоковольтный импульсный источник электроэнергии (1), незамкнутый токопроводящий контур (2), высоковольтный подводный разрядник (3). Повышается надежность обезвреживания противодесантных мин и подводных роботов-разведчиков. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в ускорителях заряженных частиц и устройствах для формирования сильноточных импульсов. Достигаемый технический результат - повышение стабильности выходного напряжения и надежности работы. Устройство формирования сильноточных импульсов содержит импульсный зарядный трансформатор и разрядный контур, включающий в себя, по меньшей мере, один заряжаемый от зарядного трансформатора энергозапасающий конденсатор и, по меньшей мере, один управляемый трехэлектродный разрядник, а также устройство для запуска трехэлектродного разрядника, поджигающий импульсный трансформатор, конденсатор и неуправляемый двухэлектродный разрядник, причем конденсатор подключен к отводу вторичной обмотки зарядного трансформатора через резистор. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к импульсной технике. Техническим результатом является возможность зарядки емкостного накопителя от нестабилизированного источника питания до уровня напряжения, превышающего напряжение источника питания, а также возможность изменения уровня напряжения, до которого можно зарядить накопитель, в каждом цикле его зарядки-разрядки вне зависимости от начальных условий. Способ зарядки заключается в том, что источник внешней ЭДС подключают управляемым ключом S к последовательному LCR контуру с диодом до момента времени, пока полная энергия, запасенная в контуре, с учетом линейной компенсации активных потерь, не достигнет величины, соответствующей заданному уровню напряжения на емкостном накопителе, после чего источник ЭДС отключают от контура ключом, и процесс зарядки завершается через диод в режиме свободных колебаний. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром. Технический результат - получение новых более сложных, нежели сигналы Баркера, сигналов, обладающих значительно большей помехоустойчивостью. Генератор сигналов Баркера-Волынской содержит два формирователя одиннадцатиэлементного сигнала Баркера, первый и второй формирователи трехэлементного сигнала Баркера, первый и второй формирователи семиэлементного сигнала Баркера, тактовый генератор, делитель частоты на три, делитель частоты на семь, делитель частоты на одиннадцать, сумматор по модулю два, инвертор, первый переключатель, второй двухсекционный переключатель и третий переключатель. 3 ил.

Изобретение относится к системам с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром. Технический результат - обнаружение сигналов более сложных и помехоустойчивых, нежели сигналы Баркера. Обнаружитель комбинированных сигналов содержит один стодвадцатиразрядный регистр сдвига PC, девять сумматоров: СМ121, СМ77/1, СМ77/2, СМ49, СМ33/1, СМ33/2, СМ21/1, СМ21/2, СМ9 с количеством входов соответственно: сто двадцать один, семьдесят семь, семьдесят семь, сорок девять, тридцать три, тридцать три, двадцать один, двадцать один, девять, компаратор КП с резисторами R0, R, R1, R2, R3, R4, R5, потенциометр R6, двухсекционный переключатель П на девять позиций, причем выход каждого разряда, начиная с первого, регистра сдвига PC соединен с соответствующим входом сумматоров, выходы которых соединены с входными клеммами первой секции двухсекционного переключателя П, при этом каждый сумматор содержит операционный усилитель ОУ, инвертирующий вход которого соединен с его выходом, а также с соответствующими выходами регистра сдвига PC через резисторы R непосредственно либо через включенные последовательно с резисторами аналоговые инверторы. 2 ил.

Способ подбора профиля высоковольтных кольцевых экранов относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использован в генераторах высоковольтных импульсов и ускорителях заряженных частиц при подборе профиля закругления острых торцевых кромок проводников сильноточных формирующих линий. Достигаемый технический результат - снижение напряженности электрического поля на поверхности экрана. Способ характеризуется тем, что используют профиль тела вращения, имеющего гладкую образующую, профиль образующей выбирают по форме одной из эквипотенциальных линий электрического поля, образованного двумя вспомогательными электродами, выполненными в виде групп цилиндрических и конических элементов, один электрод заземлен, другой имеет потенциал высоковольтного экрана, при этом для подбора профиля экрана используют эквипотенциальную линию с разностью потенциалов 0.3-0.7 U относительно любого электрода, где U - напряжение между вспомогательными электродами. 3 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в элементах управления микропроцессорных КМОП микросхемах и элементах считывания запоминающих устройств. Техническим результатом является повышение устойчивости к воздействию одиночных ядерных частиц без избыточного увеличения площади, занимаемой триггером на кристалле в составе интегральной КМОП микросхемы. Триггер состоит из пар NМОП и РМОП транзисторов, соединенных между собой, с шиной источника питания, линиями управления и выходными линиями, транзисторы объединены в два блока, каждый из которых содержит две группы из двух NМОП транзисторов и двух РМОП транзисторов, причем два блока транзисторов размещены на кристалле интегральной микросхемы один от другого на расстоянии, равном или больше порогового расстояния, для исключения одновременного воздействия одиночной ядерной частицы на оба блока транзисторов с уровнем больше порогового. 1 табл., 2 ил.
Наверх