Магнітно-транзисторний генератор високовольтних імпульсів

Реферат: UA 78078 U UA 78078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до імпульсної техніки і може бути використана як генератор високовольтних імпульсів для живлення різних електрофізичних установок. 3 Відомо магнітний генератор імпульсів (А.С. СРСР № 771819 МКл. Н02М 5/00, опубл. 15.10.1980, бюл. № 38), який містить джерело живлення і підключений до його виходу послідовний ланцюг, що складається з тиристорного ключа, зарядного дроселя, обкладки накопичувального конденсатора, друга обкладка якого з'єднана із загальною шиною, і ряду дросельних ланок стиснення, підключених до навантаження, причому вхід кожного з дроселів стиснення з'єднаний з обкладкою формуючого конденсатора, друга обкладка якого з'єднана із загальною шиною, а дроселі ланок стиснення, починаючи з другого, містять додаткові обмотки, які з'єднані послідовно і підключені до джерела зсуву. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є такі: джерело живлення, зарядний контур (тиристорний ключ, дросель, конденсатор), джерело підмагнічування постійним струмом (джерело зсуву), низьковольтна ланка стиснення, що включає конденсатор і дросель переключення з додатковою обмоткою, з'єднаної з джерелом підмагнічування постійним струмом. До причини, яка перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що тривалість процесу початкового відновлення дроселів переключення, не дозволяє забезпечити високу частоту слідування високовольтних імпульсів. Найбільш близьким за суттєвими ознаками до корисної моделі, що заявляється, є магнітнотиристорний генератор високовольтних імпульсів (Ананьев Л.М., Гордеев П.Г., Калинов А.А. и др. Приборы и техника эксперимента.-1984. - № 1. - С. 127-129), який містить джерело живлення, зарядний контур (тиристорний ключ, дросель, конденсатор), низьковольтну ланку стиснення, що включає конденсатор і дросель переключення з додатковою обмоткою, з'єднаною з джерелом підмагнічування постійним струмом, імпульсний трансформатор, виконаний з додатковою низьковольтною обмоткою, і високовольтні ланки стиснення, підключені до навантаження, всі дроселі переключення та трансформатор мають додаткові обмотки підмагнічування, які з'єднані послідовно і вільними кінцями підключені до джерела підмагнічування постійним струмом. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є такі: джерело живлення, зарядний контур, джерело підмагнічування постійним струмом, низьковольтна ланка стиснення, що включає конденсатор, дросель переключення з додатковою обмоткою, яка з'єднана з джерелом підмагнічування постійним струмом, імпульсний трансформатор, виконаний з додатковою низьковольтною обмоткою, і високовольтні ланки стиснення. До причини, яка перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що процеси намагнічування дроселя переключення і імпульсного трансформатора, перезарядження накопичувального конденсатора і перемагнічування дроселя переключення збільшують тривалість формування робочого імпульсу, отже, збільшують і тривалість процесу початкового відновлення дроселя переключення. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення магнітно-транзисторного генератора високовольтних імпульсів шляхом введення нових елементів і їх зв'язків з елементами схеми, що дозволить зменшити тривалість процесу початкового відновлення дроселя переключення і за рахунок цього підвищити частоту слідування імпульсів генератора. Суть корисної моделі, що заявляється, полягає в тому, що магнітно-транзисторний генератор високовольтних імпульсів, який містить джерело живлення, зарядний контур, джерело підмагнічування постійним струмом, низьковольтну ланку стиснення, що включає конденсатор, дросель переключення з додатковою обмоткою, яка з'єднана з джерелом підмагнічування постійним струмом, імпульсний трансформатор, виконаний з додатковою низьковольтною обмоткою, і високовольтні ланки стиснення, згідно з корисною моделлю, він оснащений імпульсним джерелом живлення, а дросель переключення виконаний з другою додатковою обмоткою, яка з'єднана послідовно з додатковою низьковольтною обмоткою імпульсного трансформатора, причому друга додаткова обмотка дроселя переключення і додаткова низьковольтна обмотка імпульсного трансформатора підключені до імпульсного джерела живлення. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом необхідно відзначити таке. Ознаки "оснащений імпульсним джерелом живлення, а дросель переключення виконаний з другою додатковою обмоткою, яка з'єднана послідовно з додатковою низьковольтною обмоткою імпульсного трансформатора, причому друга додаткова обмотка дроселя переключення і додаткова низьковольтна обмотка імпульсного трансформатора підключені до імпульсного 1 UA 78078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 джерела живлення" дозволяють прискорити час зарядки конденсатора і забезпечити утворення імпульсу перемагнічування меншої тривалості, що дозволить зменшити тривалість процесу початкового відновлення дроселя переключення і за рахунок цього підвищити частоту проходження імпульсів генератора. Суть корисної моделі пояснюється графічним зображенням, на якому наведено схему магнітно-транзисторного генератора високовольтних імпульсів. Генератор високовольтних імпульсів містить джерело живлення 1, зарядний контур 2, джерело підмагнічування постійним струмом 3, низьковольтну ланку стиснення 4, що включає конденсатор 5, дросель переключення 6 з основною обмоткою 7, додатковою обмоткою 8, яка з'єднана з джерелом підмагнічування постійним струмом 3 та другою додатковою обмоткою 9, імпульсний трансформатор 10 з низьковольтною обмоткою 11, високовольтною обмоткою 12 та додатковою низьковольтною обмоткою 13, високовольтні ланки стиснення 14, імпульсне джерело живлення 15. Зарядний контур 2 містить конденсатор 5 (при заряді), транзистор 16, зв'язаний зі схемою керування 17, діод 18, дросель 19. Джерело підмагнічування постійним струмом 3 складається з джерела живлення постійного струму 20 і розв'язувального дроселя 21. Друга додаткова обмотка 9 дроселя переключення 6 і додаткова низьковольтна обмотка 13 імпульсного трансформатора 10 з'єднані між собою послідовно і підключені до імпульсного джерела живлення 15. Високовольтні ланки стиснення 14 складаються з дроселів переключення 22-24 і високовольтних конденсаторів 25-27, причому вхід кожного дроселя переключення з'єднаний з обкладкою відповідного високовольтного конденсатора, другі обкладки конденсаторів з'єднані з загальною шиною 28 генератора. Високовольтні ланки стиснення 14 з одного боку підключені до високовольтної обмотки 12 імпульсного трансформатора 10, а з другого - до навантаження 29. Магнітно-транзисторний генератор високовольтних імпульсів працює таким чином. Для пояснення роботи магнітно-транзисторного генератора високовольтних імпульсів, будемо вважати наступне: імпульсний трансформатор 10, а також всі дроселі переключення 2224 високовольтних ланок стиснення 14 перебувають у стані негативної залишкової намагніченості. Напрямки початкових станів намагніченостей осерді дроселів переключення і імпульсного трансформатора зазначені стрілками на схемі. Осердя дроселів переключення мають характеристику петлі гістерезису з високим коефіцієнтом прямокутності. Високовольтні конденсатори 25-27 високовольтних ланок 14 стиснення мають однакову ємність, яка залежить від коефіцієнта посилення імпульсного трансформатора 10 та ємності конденсатора 5. Енергія конденсатора 5 і високовольтних конденсаторів 25-27 рівні, навантаження 29 узгоджено з останньою ланкою стиснення. У вихідному стані дросель переключення 6 примусово утримується в стані негативного насичення джерелом підмагнічування постійним струмом 3. Від схеми управління 17 на затвор транзистора 16 подають керуючий імпульс, транзистор 16 відкривається і комутує джерело живлення 1, відбувається заряд конденсатора 5 через дросель 19, у створеному коливальному контурі збуджується імпульс синусоїдального струму, конденсатор 5 заряджається до напруги вище напруги джерела живлення 1. Для захисту транзистора 16 послідовно з ним є швидкодіючий діод 18, який збільшує зворотну напругу, що прикладається до емітер-колектор, на 600 В. При цьому струм, який проходить через основну обмотку 7 дроселя переключення 6 і низьковольтну обмотку 11 імпульсного трансформатора 10, намагнічує осердя дроселя переключення 6 по напрямку формування робочого імпульсу (в позитивному напрямку). Після зарядки конденсатора 5, транзистор 16 закривається і роз'єднує ланцюг джерела живлення 1 від зарядного контуру 2. Далі з невеликою тимчасовою затримкою дросель переключення 6 насичується в позитивному магнітному напрямку по петлі гістерезису, відбувається розряд низьковольтного конденсатора 5 на високовольтний конденсатор 25 через імпульсний трансформатор 10. Після заряду високовольтного конденсатора 25 до 10 кВ, в послідовному порядку спрацьовують дроселі 22, 23, 24, імпульс струму від ланки до ланки стискається в часі, що сприяє формуванню на узгодженому навантаженні 29 робочого імпульсу позитивної полярності тривалістю не більше 300 нс. Під дією постійного струму, який проходить через додаткову обмотку 8, осердя дроселя переключення 6 намагнічується в напрямку початкового стану, а конденсатор 5 заряджається лінійно наростаючою негативною напругою. 2 UA 78078 U 5 10 15 20 В цей час від імпульсного джерела живлення 15 подають імпульс синусоїдального струму, що проходить через послідовно з'єднані другу додаткову обмотку 9 дроселя переключення 6 і додаткову низьковольтну обмотку 13 імпульсного трансформатора 10, що призводить до зменшення тривалості процесу початкового відновлення дроселя переключення 6. Підмагнічення дроселя переключення 6 постійним струмом від джерела підмагнічування постійним струмом 3 дозволяє підтримувати осердя дроселя переключення 6 в стані негативного насичення та усуває перезаряд конденсатора 5 позитивною полярністю під час утворення імпульсу перемагнічування, та відповідно, виключає повторну появу позитивного струму здатного намагнітити осерді імпульсного трансформатора 10 і дроселя переключення 6. Таким чином, імпульсний струм швидше заряджає конденсатор 5 негативною напругою і забезпечує утворення імпульсу перемагнічування. На зворотне відновлення початкового стану дроселів переключення генератора витрачається менший час, ніж на формування робочого імпульсу, так як заряд накопичувального конденсатора 5 негативною напругою здійснюється за більш короткий проміжок часу. При насиченні осердя дроселя переключення 6 на низьковольтній обмотці 11 імпульсного трансформатора 10 формується імпульс перемагнічування, який остаточно перемагнічує осердя імпульсного трансформатора 10 до початкового стану і далі поширюється по високовольтних ланкам стиснення 14 в напрямку навантаження 29. Таким чином, запропонований магнітно-транзисторний генератор високовольтних імпульсів, дозволить зменшити тривалість процесу початкового відновлення дроселя переключення і за рахунок цього підвищити частоту проходження імпульсів генератора. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Магнітно-транзисторний генератор високовольтних імпульсів, який містить джерело живлення, зарядний контур, джерело підмагнічування постійним струмом, низьковольтну ланку стиснення, що включає конденсатор, дросель переключення з додатковою обмоткою, яка з'єднана з джерелом підмагнічування постійним струмом, імпульсний трансформатор, виконаний з додатковою низьковольтною обмоткою, і високовольтні ланки стиснення, який відрізняється тим, що він оснащений імпульсним джерелом живлення, а дросель переключення виконаний з другою додатковою обмоткою, яка з'єднана послідовно з додатковою низьковольтною обмоткою імпульсного трансформатора, причому друга додаткова обмотка дроселя переключення і додаткова низьковольтна обмотка імпульсного трансформатора підключені до імпульсного джерела живлення. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3