Источник импульсов давления

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬИВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

« 651280! астр»

ГЗ

1 : т

- ) (51) М. Кл. а 01Ч 1102

1, . (61) Дополнительное к авт. свид-ву- 1 (22) Заявлено 24.04.73(21) 1910436/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано 05.03.79)бюллетень ¹9

Дата опубликования описания 09.03.79

Гвсудерствтнхвб юатвт

СССР в делам изобретекхй х открытий (53) УДК 550.834 . (088.8) К. А, Хорьков, Б. А. Франковский, Ю. Г. Шмигирилов и В. И. Попов (72) Авторы изобретения

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С, M. Кирова (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических колебаний при геофизических исследованиях путем электрического разряда в жидкости в скважинах и в морских акваториях, а также в специальных камерах на дневной поверхности.

Известно, что для каждого геологического разреза имеется оптимальная длина упругой волны, при использовании которой устройство для возбуждения сейсмических колебаний работает с наибольшей эффективностью. B связи с этим перед геофизиками неоднократно ставилась задача управления частотным спектром упругих волн. Эта задача решается получением группы импульсов давления с малой скважностью между импульсами, измеряемой тысячными долями секунды.

Известно устройство tl) позволяю шее создавать группы импульсов давления с малой скважностью. Оно представляет собой заполненную днэл ктрической жидкостью камеру, в кэторую проходят электроды — разрядники. Каж дый разрядник питается от отдельного высоковольтного источйика постоянного напряжения. Имеется блок управления для селективного подсоединения источника питания к сэответствуюшему электроду — разряднику в заданной времен ной последовательности. Время между последовательными разрядами регулирую.. от 150 до 2500 мкс. Индивидуально генерируемые импульсы давления суммируются, в результате чего формируется единая упругая волна.

B качестве источников высоковольтного постоянного напряжения используются, как правило, емкостные накопители.

Например, установка ВУВ-1У j2j имеет емкостный накопитель с рабочим напряжением 30 кВ, энергией 16 кдж и весом 1500 кг. Установка ВУВ-1У смонтирована на двух автомашинах. Очевидно, что при трех электродах-разрядниках, питаюшихся от собственных

651280 емкостных накопителей, установка получается исключительно громоздкой.

Основным недостатком описанных источников импульсного давления является малая энергоемкость конденсато ров. Повышению мощности существующих передвижных установок, а следовательно, и мощности сейсмических колебаний путем генерирования групл импульсов давления препятствует огра ничение габаритов и веса автономных передвижных устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является источник импульсов давления (3), со . . стоящий из ударного генератора„уп-. равляемых коммутаторов и электрораз ряд"ого преобразователя (3), имею щий лучшие, чем устройства Ц, (2(, весогабаритные показатели. В источнике (3)ударный генератор выполнен с основ» ной низковольтной обмоткой и вспомогательной высоковольтной обмоткой, вложенной в пазы статорв генератора, свободные от основной обмотки, причем основная обмотке через выпрямитель ный блок и дроссель насьццения, а вспо могательная - через воздушный разрядник подключены к электроразрядному преобразователю.

Источник (31 работает следующим образом. В момент времени, соответсч вующий максимальному напряжению ос новной и вспомогательной обмоток, вы» соким напряжением пробивается межэлектродный промежуток электроразряд- ного преобразователя и возникает дуга.

Дуга звпитывается током основной об мотки генератора, Ток основной обмот ки нарастает по синусоидвльному зако ну. Амплитуда импульса тока — — 2Д

Е, 6 .я . А * где Z> - сопротивление основной об мотки ударного генератора в переходном режиме; —. сопротивление дуги межэлектродного пр омежутка электроразряд» ного преобразователя, Š— амплитуда ЭДС основной

Ьбмоткй ударного генератора.

Наиболыцая энергия развивается в дуге при согласовании сопротивлений генератора и нагрузки, т.е. при Z -é

В этом случае

rn . (g ГЯ Z. JA

Амплитуда импульса тока при частоте 50 Гц достигается через период времени примерно 4 мс, причем этот момент времени близок к моменту перехода

ЭИС генератора через нуль. Этот факт препятствует созданию группы импульсов с малой скввжяостью.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования длины

1© возбуждаемой волны давления путем посылки группы импульсов тока с малой скважностью (150-2000 мкс).

Поставленная цель достигается тем, что параллельно обмотке статорв через

М управляемый коммутатор подключена низковольтная обмотка трансформатора, причем обмотка статора и высоковольч ная обмотка трансформатора подключены параллельно электродам электро © разрядного преобразователя.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства; нв фиг 2 — графики ЭДС и ударного тока в режиме внезапного короткого замыка> ния генератора; нв фиг. 3 - график тока в первичной обмотке трансформатора, на фиг. 4 - график импульсов тока в излучателе упругих волн. (Ha графиках

М - - время, электр. рвд.).

Зю Источник импульсов давления (фиг.1) состоит из ударного генератора 1, высоковольтного импульсного трансформатора 2, имеющего низковольтную 3 и высоковольтную 4 обмотки, коммута торов 5, 6, электроразрядного преобразователя 7 и блока управления (не по казан) °

Обмотка статорв ударного генератора 1 включена на электроразрядный преобразователь 7 через коммутатор 6.

Низковольтная обмотка 3 трансформатора 2 включена через коммутатор 5 параллельно обмотке статора ударного генератора 1. Высоковольтная обмотка 4 трансформатора 2 подключена на электроды электроразрядного преобразова.теля 7 параллельно обмотке статора.

Зысоковольтный импульсный трансформатор 2 рассчитан на энергию, пере, даваемую дуге, которая нв двв порядка ниже энергии, отдаваемой дуге ударным генератором 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии коммутатор 5 ус разомкнут, а - коммутатор 6 замкнут.

Ударный генератор 1 возбужден до минимальной ЭДС и работает в режиме холостого хода, так как расстояние меж» ду электродами электроразрядного преобразователя 7 выбрано таким, что

ЭДС генератора недостаточна для пробоя межэлектродного промежутка.

При переходе ЭДС генератора через нуль на положительную полуволну срабатывает коммутатор 5 и замыкает обмотку статора на низковольтную обмотку 3 трансформатора 2. Сопротивление низковольтной обмотки трансформатора на один - два порядка ниже сопротивления обмотки статора ударного генератора 1.. Генератор работает в режиме внезапного короткого замыка ния. Кривые ЭДС ударного генератора (кривая 8) и тока внезапного короткого замыкания (кривая 9) представлены на фиг. 2,Так как замыкание коммутатора 5 произведено при ЭДС=О, то ток внезапного короткого замыкания получается максимально возможным за счет апериодическэй составляющей. Амплитуда тока внезапного короткого замыкания и 2Е Kg (g) в А+ . т где К g — коэффициент затухания тока, равный 0,9-0,96;

Z - сопротивление низковольт4Т ной обмотки трансформатора (Z < с0,05 2чд

Когда тэк в цепи обмотки статора достигнет заданного уровня, например

1/2 1 щ, производят разрыв цепи "обмотка статора-низковольтная обмотка трансформатора коммутатором . 5 (фиг. 4). Коэффициент трансформации выбран таким, что величина ЭДС высоковольтной обмотки достаточна для пробоя межэлектродного промежутка электроразрядного преобразователя 7.

Возникает дуговой разряд. Сопротивление межэлектродного промежутка резко падает. Ток из цепи обмотка статора-низковольтная обмотка трансформатора; перебрасывается в цепь "обмотка статора»электроразрядный преобразователь. и

При значениях К> и Z<> указанных ранее, амплитуда тока нагрузки

= — 1 -- (4) н ОЯЕщ

Н g M что выше амплитуды тока в устройстве

P) (см, уравнение (2)) на 25%. Длительность импульса тока в электроразрядном преобразователе 1 < принимает

-6 ся в пэеделах 200 10 с. По истечении этого времени ком.,:утатор 5 вновь замыкает цепь" обмотка статэра — низковольтная обмотка трансформатора". Гснеэатор 1 оказывается в режиме корсуР» кого замыкания. 11епь электроразрядного преобразователя 7 эбесто гивается коммутатором 6. Через время паузы1

-6 равное 150-2000 10 с (в зависимости от требуемогэ числа импульсов тэка в нагрузке), замыкается коммутатор 6 и рабочий цикл повтэряется в описанной последовательности. Кривые импульсов тока в цепи обмотки низкого напря жения трансфэрматора представлены на фиг. 3 (кривые 10); кривые импульсов тока в нагрузке-электроразрядном пре образэвателе — на фиг. 2 (кривые 11).

Длительность импульсов тока в электроразрядном преобразователе, длител ность пауз и число импульсов тЬка задаются оператором и отрабатываются блэкэм управления. При частоте ЭДС ударного генератора 50 Гц можно пс лучить 8-10 импульсов давления.

Таким образом, изобретение позволяет получить группу импульсов тока с амплитудой, превышающей амплитуду тока в устройстве — прототипе. Изменяя. количество импульсов в группе, можно варьировать как суммарную амплитуду волны давления, так и ее частм ный спекто.

Формула изобретения

Источник импульсов давлен.я, соЗ> стоящим из ударного генератора, управляемых коммутаторов и электроразрядного преобразователя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования длины возбуждаемой волны давления, параллельно обмотке статора ударного генератора через управляемый коммутатор подключена обмэтка низкого напряжения трансформатора, причем обмотка статора ударного генератора и обмотка высокого напряжения трансформатора подключены параллельно эле=тродам электроразрядного преобразователя .

Источники ц.,формации, принятые so внимание при экспертизе

1. Патент США М 3356178, кл. 181-5, 1967.

2. Мазов М. В. и др. Возбуждение упругих волн в грунте с помошью электрических разрядов в жидкой среде. Вопросы разведочной геофизики, ч. Недра, 1964, с. 64.

3. Авторское свидетельсгво

34 442444, кл. С 01 У 1/02, 1972.

I

Фпг./

0 Л/2 Я 3/2Я", D7

Составитель Л. Солоднлов р Т. (рловскаа Техред 3. Фанта Корректор Л. Василина

Закав 798/42 Тираж 696 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4