Трансформаторный генератор импульсов тока со сверхпроводящим индуктивным накопителем энергии

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (! i) 541222

Союз Советскик

Социалистических

Реснубчик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.01.75 (21) 2098558/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 24.01.77 (51) М. Кл. - H 01L 39/00

Н OIF 39/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.326(088.8) ло делам изобретений н открытий (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЪСОВ ТОКА

СО СВЕРХПРОВОДЯЩИМ ИНДУКТИВНЫМ

НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к области сильноточной электротехники и, в частности,,может быть применено для питания ламп накачки мощных лазеров, создания плазмы, питания ускорителей прямого действия, а также может быть использовано в других областях электротехники, где требуется получение кратков ремен:ных им пульсов тока.

Известно устройство для накопления и быстрого выавобождения накопленной энергии, состоящее из сверхпроводящего накопителя и источника питания (1), срабатывающего при увеличении тока источника почитания до величины большей критического тока сверхпроводящего индуктивного накопления энергиями.

Недостатком такого устройства является относительно малая величина сопротивления обмотки сверхпроводящего индуктивного накопнтеля энергии при переходе из-за наличия в обмотке так называемых «слабых» мест, которые первыми переходят в нормальное состоя н|ие, остальная же часть обмотки прои передаче энергии может оставаться в сверхпроводящем состоянии.

Наиболее близким техничеаиим решением к изобретению является устройство для быстрого накопления и высвобожде|ния энергии, имеющее источник питания, соединенный с ним последовательно переключатель, сверхпроводящ ий соленоид для запасания энергии, и трансформаторную обмотку (2). К выводам соленоида подсоединен первый медленно действующий переключатель, к вьгводам трансформаторной обмотки подсоединен второй бы5 стродействующий переключатель, Коммутация энергии осуществляется в два этапа, в начале размыкается медленнодействующий переключатель и энергия переходит в трансформаторную, обмотку, а затем размывается бы10 стродействующий переключатель.

Недостатком упомянутого устройства я вляется то, что коммутационные потери энсргип

W,, рассеиваемые на переключающin элементах валики н составляют не менее

W,) (1 — К ) WÄ где W, — энергия, запасенная в соленоиде;

К вЂ” коэффициент связи между обмоткой соленоида и вторичной трансформаторной об20 маткой.

Целью изобретения является уменьшение коммутационных потерь энергии в переключающих элементах.

Эта цель достигается тем, что в трансфор25 маторном генераторе импульсов тока со сверхпроводящим индуктивным накопителем энергии, содержащем источник питания, перекл юч атель, свер опроводящн и соленоид для запассния энергии н трансформаторную об30 мотку, последовательно с обмоткой сверхнро541222

W <. — {1 — К ) 1.„1, 45

05 вюдящего соленоида соединена аверхпроводящая обмотка управления сотлаано магнитосвязанная с ней, параллельно которой под соединен передающий импеданс, BbllIIQJIHåííûé, на пример, в виде резистора, а параллельно с обмоткой сверхпроводящего соленоида подсоединен полупроводниковый диод катодом к положительному, а анюдом к отрицательному вы,водам.

На чертеже представлена схема трансформаторного генератора и мпульсав тока ао сверхпроводящих индуктивным накопителем энергии.

Генератор содержит источник питания 1, соединенный последовательно с переключателем 2, аверхпро водящий соленоид 3 саед инеи параллельно с полупроводниковым диодом 4, а параллельно обмотке управления 5 подсоединен передающий им|педанс 6, тра нсформатоplHBH обмотка 7 магнитоавязана со сверхпрю|водящим соленоидо м.

Работа трансформаторного генератора импульсов тока со свермпровюдящим индукти вным на капителем энергии происходит следующим образом.

От источника почитания 1, прои замкнутом переключателе 2, запитывается аверхпроводящий соленоид 3 и,последовательно соединенная с HiHM обмотка управления 5 до тока близкого по величине к критическому значению тока обможи соленоида. В требуемый момент времени размыкается переключатель

2, ток соленоида замыкается по цепи полупроводникового диода 4, а ток обмотки у правлен ия 5 замыкается через передающий им педанс 6. Пр и этом к управляющей обможе будет приложено напряжение ра вное Ri< ló— в случае выполнения импеда н са в виде омичеакого сопротивления, либо

1 в случае выполнения и мпеданса в виде электрической емкости, где:

1. — текущее значение тока обмотки управления, — время, R„— величина амического сопротивления им педанса, C„— вел|ичина емкости им педа нса, Это вызывает изменение — уменьшение тока и соответственно потока, связанного с в итками обмотки управления. Изменение потока взанмои ндуиц ии авяза нногю, как с витками обмютии упра влен ия, так и с витками обмотки соленоида привюдит к поя влен ию э.д.с. и ндукции на обмотеке соленоида, что вызывает изменение — увел ичен|ие то ка в обмопке сверхпроводящего соленоида. Пр и превышении током в юбмютке сверхпроводящего соленоида критического значения обмотка соленоида перейдет в нормальное состоя н ие и во вторичную обмотку трансфор м нруе пся им10

4 пульс тока. Общая энергйя, рассеиваемая в переключателе и передающем имнеда нсе на интервале,времен и от начала ра змыкавия переключателя до момента перехода обмотки соленоида в нормальное состояние составляет не более где К вЂ” коэффициент овязи между обмоткой управления и обмоткой соленоида, 1, —,собственная индуктивность обмотки управления, l — ток через обмотки перед размыканием.

Энергия, рассеиваемая непосредственно в переключателе, будет составлять еще меньшую величину и определяется паразитными иидуктивиюстями раэмыкаемых цепей. После перехода обмотии соленоида в нормальное состояние энергия, рассеиваемая::в передающем импедансе, будет зависеть от соотношения коэффициентов связи обмотии соленоида с упра вляющей обможой и трансформаторной обMoTtKoH и от соотношений между сапрюти влением обмотки соленоида в иор мальнюм состоянии, сопротивлением им педанса, сопрютивле|нием нагруз,ки.

В качестве конкретного примера приведем расчетные значения для случая соотношения между собственной инду ктианюстью соленюида и собственной индукти вностью обмотки управления ра вного 9. При кюэффициенте связи между обможой соленоида и обмоткой управле ния раув нам 0,95 в передающем импеданюе и переключателе от начала размыкания переключателя и до момента перехода обмотки соленоида в нормальное состояние (при условии, что обмо ка переходит в нормальное состояние в момент максимума тока в ней), рассеивается 0,613/О от всей первоначальна запасенной в системе: сверхоровюдящий соленоид — обмотка управления энерти и.

Формула изобретения

Трансформаторный генератор импульсов тока со аверхпроводящим индуктивным накопителем энергии, содержащий источник пита ния, соединенный синим последовательно переключатель, аверхцрюводящий соленоид для запасания энергии, а та кже трансформаторную обмопку, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коммутационных потерь энергиями в переключающих элементах, последовательно с обмоткой сверхпроводящего соленоида соединена сверхпрюводящая обмотка управления согласно магнитаавязаиная с ней, параллельно которой подсюединен передающий им|педанс, выполненный, например, в виде резистора, а параллельно с обмюткюй сверхпроводящего соленоида подсоединен полупроводниковый диод катодом к положительному, а анодом к отрицательному выводам.

Источники информаци и, принятые во BHMмание при экспертизе:

541222

Составитель В. Далинин

Техред Е. Петрова

Корректор Т. Добровольская

Редактор H. Коляда

Заказ 3003)16 Изд. Хо 1922 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4,!5

Типография, по. Сапунова, 2

1. Патент Франции ¹ 2105430, кл. Н 01V

11/00, 1972, 6

2. Патент Франции № 2109106, кл. H OIV

11/00, 1972.