Генератор импульсов напряжения и тока
Я илтис .. к, о енто
Союз Сееетскмк
Социалистических
Республик
ОПИСА„НИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (5 )м. к,.з (22) Заявлено 27. 03. 78 (21) 2594945/18-21 с присоединением заявки Н4 (23) Приоритет
Опубликовано 231280. Бюллетень N9 47
Дата опубликования описания 2512ВО
Н 03 К 3/53
Государстаеммый коммтет
СССР оо делам мзобретеммй м открытмй (53) УДК 621 ° 373 ° .431(088.8} (72) Автори изобретения
А. В. Кривоносенко, С. С. Пельцман и Б. В. Семкин
Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового
Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА
Изобретение относится к электротехническим устройствам, формирующим импульсы высокого напряжения в разрядном промежутке объекта (нагрузке) и обеспечивающим в последующем проте- 5 канне через него больших токов.
Известны генераторы импульсов высокого напряжения и тока, состоящих из генератора импульсов высокого напряжения по схеме Аркадьева-Марк-f0 са или импульсного трансформатора и мощного генератора импульсных токов, подключаемых параллельно к объекту через разрядники (1), Недостатками таких генераторов являются наличие множества искровых промежутков, в которых рассеивается значительная часть энергии генератора импульсов тока, кроме того, при использовании генератора для разрушения горных пород, у которых временные характеристики пробоя изменяются, сложно и даже невозможно настроить разрядники для непрерывной работы генератора. 2S
Известен также генератор, в котором введена управляемость подключения мощного накопителя генератора импульсов тока к разрядному промежутку объекта (2). 3G
Недостатком такого генератора является то, что уровни напряжений генераторов импульсов напряжения и импульсов тока отличаются не более чем в 5-10 раз, что значительно ограничивает область применения, и в частности делает практически невоэможньае применение таких генераторов в технологических установках предназначенных для разрушения горных пород в полевых условиях.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор импульсов напряжения и тока содержащий импульсный трансформатор с сердечником, причем к первичной обмотке импульсного трансформатора последовательно подключены накопитель генератора импульсных напряжений и коммутатор, и включенные последовательно накопитель генератора импульсов тока и разрядный промежуток объекта. Подключение генератора импульсов тока к объекту не зависит от временных характеристик пробоя разрядного промежутка объекта и в нем отсутствуют сложные элементы 13).
Однако индуктивность импульсного трансформатора увеличивает импеданс разрядного контура, уменьшает ампли790144 туду тока и увеличивает время выделения энергии. Кроме этого соотношения уровней напряженйя генераторов импульсов тока и напряжения ограничено из-за того, что при повышении напряжения генератора импульсов ;напряжения увеличивается индуктивность вторичной обмотки импульсного трансформатора.
Это является существенным недостатком описанного генератора. 39
Цель изобретения - увеличение амплитуды тока в разрядном промежутке объекта и сокращение длительности выдел ния энергии в нем. указанная цель достигается тем, что в генераторе импульсов напряжения и тока, содержащем импульсный трансформатор с сердечником, причем к первичной обмотке импульсного трансформатора последовательно подключены 26 накопитель генератора импульсных на-. пряжений и коммутатор, и включенные последовательно накопитель генератора импульсов тока и разрядный промежуток объекта, вторичная обмотка Я импульсного трансформатора выполнена в виде двух частей, начала и концы которых объединены и подключены соответственно к свободной обкладке накопителя генератора импульсов то- у ка н к свободному выводу разрядного промежутка объекта, части вторичной обмотки расположены на кернах или ярме Ш-сбраэногс сердечника симметрично относительно центрального керна, а на центральном керне Ш-образного сердечника расположена первичная обмотка импульсного трансформатора.
Кроме этогр в генераторе импульсов напряжения и тока накопитель генератора импульсов тока включен син- 40 фазис по напряжению со вторичной обмоткой импульсного трансформатора.
Кроме этого в генераторе импульсов.напряжения и тока центральный керн Ш-образного сердечника импульсного трансформатора выполнен с воздушным зазором.
На чертеже изображена схема предлагаемого генератора импульсов напряжения и тока. $0
Накопитель 1 генератора импульсов напряжений через коммутатор 2 подключен к первичной обмотке 3 импульсного трансформатора, расположенной на центральном керне Ш-образного сердечника 4, накопитель 5
Я генератора импульсов тока подсоединен к разрядному промежутку объекту б через две части вторичной обмотки 7 и 8, которые раэмещейы на кернах или ярме Ш-образного сердечника 4Q импульсного трансформатора симметрично относительно центрального керГенератср работает следующим образом. 65
Накопители 1 и 5 генераторов импульсов напряжения и тока заряжены до напряжения 0 и О . Прн срабатывании коммутатора 2 напряжение генератора импульсов напряжения накопителя 1 0 прикладывается к обмот.ке 3, при этом ток i< создает поток
9, который раздваиваясь в кернах
ttl-образного сердечника импульсного трансформатора 4, наведет в частях вторичной обмотки 7 и 8 одинаковые напряжения относительно точек соединений обмоток. К одной иэ этих точек присоединен накопитель генератора импульсов тока 5, а к другой — разрядный промежуток объекта 6. Напряжение, наведенное в частях вторичной обмотки импульсного трансформатора, пробивает рабочий промежуток объекта б. Как только цепь разряда накопителя генератора импульсов тока замыкается, потечет ток i< . Так как относительно токов i части обмотки 7 и 8 включены встречно, тс создаваемые токами потоки Ф направлены встречно и взаимно уничтожаются. В связи с этим индуктивность частей вторичной обмотки импульсного трансформатора при протекании токов i равна нулю или близка к нулю, так как индуктивность L = -, à 9z = О. В этом слуФ чае импеданс контура мал, развивается большой ток, уменьшается время выделения энергии накопителя генератора импульсов тока.
Потоки фспс центральному керну пойти не могут по следующей причине: намагничивающая сила F2 i 9 велика, так как М (число витков во вторичной обмотке и lg велики,и намагничивающие силы частей вторичной обмотки, складываясь в центральном керне сердечника,приведут его в насыщение.По остальным путям потоки компенсируются, поэтому общий поток почти равен
О и намагничивакщие силы не приводят керны сердечника в насыщение.
Кроме того, компенсация магнитных .биотоков, .создаваемых частями вторичной обмотки импульсного трансформатора, приводит к значительному ослаблению электрсдинамических усилий, действующих на витки вторичной обмотки.
Генератор импульсный токов включается синфаэно по напряжению с частями вторичной обмотки для того, чтобы при протекании токов они насыщали центральный керн сердечника, в этом случае при передаче импульса напряжения получается двойное приращение индукции. Это позволяет передавать большую площадь импульсов от накопителя генератора импульсов напряжения.
При использовании предлагаемого генератора в.слаботочной технике для увеличения магнитных сопротивлений
Формула изобретения
Составитель В. Чорба
Редактор А. Шандор Техред И, Рейвес Корректор Н. Стец
Заказ 99933 77 Тираж 995 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035Ä Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пб центральному керну сердечника в нем выполняется воздушный зазор.
Преимущества предлагаемого генератора по сравнению с известнии состоят в том, что из конструкции генератора исключаются сложные коммутирующие элементы, что повышает надежность и долговечность генератора в целом при эксплуатации его, например,. в полевых условиях, подключение накопителя генератора импульсов тоха к объекту через две одинаковые параллелЬно соединенные части вторич— ной обмотки, расположенные симметрично, приводит к уменьшению электродинамических усилий, действующих на витки обмотки импульсного трансформатора. Это уменьшает импеданс при передаче Импульсов тока, что сокращает время выделения энергии и увеличивает ток в разрядном промежутке объекта.
1. Генератор импульсов напряжения и тока, содержащий импульсный. трансформатор с сердечником, причем к первичной обмотке импульсного трансформатора последовательно подключены накопитель генератора импульсных напряжений и коммутатор и включенные последовательно накопитель генератора импульсов тока и разрядный промежуток, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения амплитуды тока в рабочем промежутке и сокращения длительности выделения в нем энергии, вторичная обмотка импульсного трансформатора выполнена в виде двух частей, начала и концы которых объединены и подключены соответственно к свободной обкладке накопителя генератора импульсов тока свободному выводу разрядного про" межутка, части вторичной обмотки рас.положены на кернах или ярме Ш-образного сердечника симметрично относительно центрального керна, а на
)9 центральном керне Ш-образного сердечника расположена первичная обмотка импульсного трансформатора.
2. Генератор па и. 1, о т,л -и ч а ю щ и и = я тем, что накопитель генератора импульсов тока включен синфазно па --апряжению со вторичной обмоткой импульсного трансформатора.
3. Генератор по "-. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что центральный керн Ш-образного сердечника им2О пульсного трансформатора выполнен в воздушным зазором.
Источники информации, принятые во внимакие при экспертизе
25 1. Авторское свидетельство СССР
Р б3007, кл. Н 03 К 3/00, 1941.
2. Наугольных К. A. и др. Электрические разряды в воде. M., 1971, с ° 31.32.
3. Демитриадес 1 . И. и др. Повышение эффективности и надежности работы электроимпульсных установок. Сб. "Применение электрогидравлическаго эффекта в технологических процес- . сах производства", вып.1У, Киев, 1971, с. 74 (прототип).
