Формувач підпалюючих імпульсів

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ JKS\ СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 13 4 (И) _ 3(5 D H 03 К 3/53 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР ПО ДЕЛА!^ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПГІ * (21) V а 3303492/18-21 (22) 18.06.81 (72) Ю.С.Денищик и С.С.Денищик (7 1) Коммукарский горно-металлург'чческий институт (53) 621.373(088.8) (56) 1. Патент США № 3880572, кл. 431-98, 1975. 2. Б.Р.Белостоцкий и др. Основы лазерной техники, М„, "Советское 1972„ с.255-257. радио (54) (57) 1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПОДЖИГАЮЩ Х ИМПУЛЬСОВt содержавши емкостный И накопитель энергии с зарядным устройством, коммутирующее устройство, например тиристор со встречно включенным диодом, и импульсный трансформатор с обмотками из коаксиального кабеля, один из проводников которого разделен на отрезки, образующие п е р вичную обмотку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч т о , с целью улучшения энергетических характеристик формирователя 6 сердечник импульсного трансформатора размещен между двумя пластинами с проводящими поверхностями, имеющими по два ряда отверстий, сквозь которые продет коаксиальный кабель с присоединением начал всех отрезков, образующих первичную обмотку импульсного трансформатора ь к первой плэстине 5 а концов к второй пластине,, емкостный накопитель э н е р гии размещен между двумя пластинами с проводящими поверхностями, к ним присоединены его выводы, все пластины расположены параллельно друг другу и одна над другой с соединением двух внутренних пластин между собой проводящими шпильками, коммутирующее устройство размещено между внешними пластинами в цилиндрических корпусах, расположенных перпендикулярно ко всем пластинам и имеющих проводящие торцевые поверхности, с помощью которых коммутирующее у с т ройство соединено с проводящей п о верхностью одной из внешних пластин, причем проводящая поверхность другой внешней пластины разделена на две изолированные между собой ч а с т и , одна из которых тоже соединена с проводящими торцевыми поверхностями ц и линдрических корпусов и с другой частью проводящей поверхности этой же пластины через дополнительную к а тушку индуктивности. 2 в Формирователь поджигающих импульсов по п . і , о т л и ч ающийс я тем, что изолированная часть 4 проводящей поверхности внешней пластины, соединенная с проводящими т о р цевыми поверхностями цилиндрических корпусов„ разбита на изолированные друг от друга участки, которые с о е динены с другой частью проводящей поверхности этой же пластины через отдельные индуктивные элементы. 3, Формирователь поджигающих импульсов п о п п . 1 и 2, о т л и ч а ю Щ и й с я тем, ч т о , с целью о б е с печения его высоких энергетических характеристик при работе на различную нагрузку^ индуктивные элементы выполнены перестраиваемыми. 4, Формирователь поджигающих импульсов по п п , І и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что индуктивные э л е с 102S226 менты выполнены в виде насыщающихся дросселей. 5„ Формирователь поджигающих импульсов по п, I , о т л и ч а ю щ и й~ і с я тем, что на проводящих шпильках намотаны катушки, являющиеся датчиками для устройств контроля и защиты. Поставленная цель достигается Изобретение относится к технике тем, что в формирователе поджигающих формирования высоковольтных поджиимпульсов, содержащем емкостный нагающих импульсов для импульсных ламп копитель энергии с зарядным устройи может быть использовано преимус т в е ^ коммутирующее устройство, щественно в квантовой электронике например тиристор со встречно вклюдля поджига ламп накачки лазеров, ченным диодом, и импульсный транса также в экспериментальной физике, форматор с обмотками из коаксиальнаучной фотографии и светосигнального кабеля} одич из проводников коной технике. 10 торого разделен на отрезки, обраИзвестно устройство для зажигазующие первичную обмотку, сердечник ния импульсных ламп, содержащее пьеимпульсного трансформатора размещен зоэлектрический элемент, который между двумя пластинами с проводящими при резком механическом воздействии поверхностями, имеющими по два ряда вырабатывает высоковольтный импульс, 1 отверстийв сквозь которые продет 5 достаточный для поджига ламп с макоаксиальный кабель с присоединением лой энергией разряда [П „ начал всех отрезков( образующих первичную обмотку импульсного трансфорИз-за высокого энутреннего сопроматораt к первой пластине, а концов тивления пьезозлектрического элек второй пластине, емкостный накомента выходная мощность такого устпитель энергии размещен между двумя ройства весьма ограничена и недосдругими пластинами с проводящими потаточна для поджнга ламп с энергией верхностями, к ним присоединены его разряда свыше 100-200 Дж. выводы, все пластины расположены Одним из самых распространенных параллельно друг другу и одна над поджигающих устройств, принятым за другой с соединением двух внутренпрототип, является формирователь них пластин между собой проводящими импульсов, содержащий емкостный нашпильками, коммутирующее устройсткопитель, коммутатор9 например тиво размещено между внешними пластиристор со встречно-параллельно вклюнами в цилиндрических корпусах, расченным диодомд и импульсный трансположенных перпендикулярно ко всем форматор [2] t пластинам и имеющих торцевые провоВыходная мощность формирователей дящие поверхности, с помощью которых этого типа довольно значительна и коммутирующее устройство соединено достаточна для поджига четырех-шести с проводящей поверхностью одной из 35 внешних пластин, причем проводящая ламп с энергией разряда 20000 Дж. К недостаткам известного устройповерхность другой внешней пластиства можно отнести малый вклад энерны разделена на две изолированные гии во вспомогательный разряд в ламмежду собой части, одна нз которых пах, что приводит к завышенным габатоже соединена с проводящими торцеритам и весу известных устройств, выми поверхностями цилиндрических т.к. запасаемая емкостным накопитекорпусов и с другой частью проводящей полем энергия расходуется не рациональверхности этой же пластины через дополно. нительную катушку индуктивности, Целью изобретения является улучИзолированная часть проводящего шение энергетических характеристик покрытия внешней пластины, соединенформиров ателя. I 1028226 поджигающего импульса устанавливается для конкретной нагрузки при помощи дополнительной катушки индуктивности, которая подключена к изолированным между собой частям проводящей поверхности одной из пластин. Ее минимальное значение, от которого зависит диапазон регулировки ^ , того же порядка, что и значения паразитных индуктивностей устройства. Максимальное значение дополнительной индуктивности выбрано большим, чем индуктивность намагничивания трансформатора для обеспечения возможности передачи максимального количества энергии емкостного накопителя в лампы. I Таким образом, в предлагаемом формирователе поджигающих импульсов при минимальных активных потерях в разрядной цепи емкостного накопителя энергии возможен выбор включенной последовательно в эту цепь минимально возможной дополнительной индуктивности, обеспечивающей необходимую амплитуду первой полуволны под-, жигаюгцего импульса и создающей минимальные потери для низкочастотной составляющей этого импульса в режиме, близком к короткому замыканию. Это позволяет резко увеличить энерговклад во вспомогательный разряд в лампах. -* В случае применения в качестве коммутирующего устройства нескольких элементов, например тиристоров, каждый из них подключен через свой индуктивный элемент, что необходимо Такое конструктивное исполнение $Q для обеспечения идентичных режимов формирователя поджигающих импулькоммутирующих элементов. В этом слусов позволяет в широких пределах изчае параллельно соединяющиеся при менять значение безразмерного коэфсрабатывании коммутирующего устройфициента затухания £ . Эта возможства индуктивные элементы обеспечиность обеспечивается весьма малыми $5 вают необходимое значение f . позитивными индуктивностями предлаПерестраиваемые индуктивные элегаемого устройства. В основном это менты позволяют оперативно работать индуктивности рассеяния первичной с различными типами ламп, и вторичной обмоток трансформатора, Применение в качестве дополнительсумма которых с приведением к перj 0 ных индуктивных элементов насыщаю- вичной обмотке легко обеспечивается щихся дросселей позволяет в режиме со значением не более 0 f І мкГ, и формирователя, близком к короткому индуктивность монтажа разрядкой цезамыканию, автоматически уменьшать пи накопителя энергии, которая обесзначения величии этих индуктивных печивается в тех же пределах за элементов, что положительно сказы55 счет предлагаемой конструкции. вается на энерговкладе, но до возникновения этого режима обеспечиНеобходимое значение ц , а знавать необходимое значение ^ & амчитt и амплитуды первой полувол*ш ная с проводящими торцевыми поверхностями цилиндрических корпусов элементов коммутирующего устройства, может быть разбита на изолированные друг от друга участки, соединенные сдругой. 5 частью проводящей поверхности этой же пластины через отдельные индуктивные элементы. Индуктивные элементы могут быть 10 выполнены перестраиваемыми, а также в виде насыщающихся дросселей. На проводящих шпильках могут быть намотаны катушки, являющиеся датчиками для устройств контроля и защиты, Размещение сердечника трансфор*$ матора и емкостного накопителя энергии между пластинами с проводящими поверхностями, присоединение проводников, образующих первичную обмотку трансформатора, и выводов на™ копителя к этим проводящим поверхностям, а также соединение внутренних пластин при их параллельном расположении друг над другом проводя,- 23 щими шпильками позволяет существенно уменьшить паразитные индуктивности и активные потери в разрядной цепи емкостного накопителя энергии, состоящей из коммутатора и первичной обмотки трансформатора. С этой 30 же целью элементы коммутирующего устройства помещены в расположенные перпендикулярно к пластинам цилиндрические корпуса с проводящими торцевыми поверхностями, с помощью ко- 35 торых осуществляется соединение элементов коммутирующего устройства с проводящими поверхностями внешних пластин. 1028226 плитуду первой полуволны поджигающего импульса. Через шпильки, соединяющие внутренние пластины между собой, протекает разрядный ток накопителя энергии, С катушек, намотанных на эти шпильки, возможен съем сигналов для контроля формы импульса разрядного тока и срабатывания защиты в случае перегрузки коммутирующих элементов. Гальваническая развязка накопителя энергии и устройств контроля и защиты в данном случае легко обес*" печивается* На фиг, 1 приведена принципиальная схема формирователя поджигающих импульсов » Формирователь содержит емкостный накопитель 1 энергииs коммутирующее устройство ~ тиристор 2 и диод 3, дополнительную индуктивную катушку 4 и импульсный трансформатор 5, к вторичной обмотке которого подключаются лампы„ К емкостному накопителю 1 подключено зарядное устройство 6. Формирователь содержит также 25 датчики 7 и 8, к которым подключены устройство 9 контроля и устройство 10 защиты. При поступлении на управляющий электрод тиристора 2 запускающего ™ сигнала происходит разряд емкостного накопителя 1 на первичную обмотку импульсного трансформатора 5„ На вторичной обмотке импульсного трансформатора формируется поджигающий 35 импульс. Емкостный накопитель разряжается на первичную обмотку импульсного трансформатора через дополнительную катушку индуктивности 4 О Колебательный характер этого разря- 40 да обеспечивается диодом 3„ С датчиков 7 и 8 импульсы, возникающие при срабатывании коммутирующего устройства, поступают на устройство 9 контроля формы импульса разрядно- 45 го тока и устройство' 3 0 защиты коммутирующего устройства от перегрузки На фиг„ 2 приведен один из вариантов конструктивного исполнения формирователя поджигающих импуль50 сов. Формирователь содержит емкостный накопитель 1 энергии^ состоящий из нескольких цилиндрических конденсаторов с осевыми выводамиs комму55 тирующее устройство, состоящее из двух элементов - тиристора и диода t помещенных в цилиндрические корпуса 1 и 12 с торцевыми проводящими по1 верхностями 13» 14, 15, 16, импульсный трансформатор с сердечником 17 и с обмотками из коаксиального кабеля 18В а также добавочную индуктивную катушку 4, зарядное устройство 6 и датчик 8 с устройством 10 защиты коммутирующего устройства от перегрузки. Сердечник 17 трансформатора размещен между пластинами 19 и 20, а конденсаторы емкостного накопителя 1 - между пластинами 21 и 22» Оплетка коаксиального кабеля 18 разделена на отрезки, начала которых подсоединены к проводящей поверхности 23 пластины 20 ? а концы - к части 24 проводящей поверхности пластины 19Э отделенной от другой части 25 проводящей поверхности пластины 19 кольцевым изолирующим промежутком. Выводы конденсаторов емкостного накопителя 1 подсоединены к проводящей поверхности 26 пластины 21 и к проводящей поверхности 27 пластины 22„ Пластины 20 и 21 соединены между собой проводящими ипйльками 2d с обеспечением электрического контакта между ними к проводящей поверхностью 23 пластины 20 и проводящей поверхностью 26 пластины 21„ Цилиндрические корпуса 11 и 12 элементов коммутирующего устройства размещены между пластинами 19 и 22 с присоединением торцевых проводящих поверхностей 14 и 36 к части 25 проводящей поверхности пластины 19 и торцевых проводящих поверхностей 13 и 15 к проводящей поверхности 27 пластины 22. Электроды элементов коммутирующего устройства (тиристора и диода) подсоединены к торцевым проводящим поверхностям 13, 14, 15 и Ї6 внутри цилиндрических корпусов II и 12 таким образом,, что обеспечивается встречное их включение согласно принципиальной схеме, приведенной на фиг,J, Добавочная индуктивная катушка 4 подключена одним выводом к части 24 проводящей поверхности пластины 19, а другим к части 25 проводящей поверхности той же пластины. Устройство работает следующим образом( Емкостный накопитель 1 энергии заряжается от эарядного устройства 028226 6 и разряжается после срабатывания импульсного трансформатора, т.е. коммуіирукіщего устройства, состояцентральной жилы кабеля, которая для щего из тиристора 2 в цилиндричесудобства разделки оплетки тоже может ком корпусе I1 и диода 3 в цилиндбыть разрезана на части, соединяемые рическом корпусе 12, через проводязатем последовательно. щую поверхность 26 пластины 21, чеВ случае перегрузки коммутируюрез проводящие шпильки 28, проводящего >стройства электрический сигщую -поверхность 23 пластины 20, ченал с датчика 8 превышает порогорез оплетки из коаксиального кабеля вый уровень в что вызывает срабатыва18, часть ?4 проводящей поверхности ние устройства !0 защиты, которое t в пластины 19, через дополнительную свою очередь, воздействует на эаиндуктивную катушку 4, часть 25 прорядное устройство 6 для прекращения водящей поверхности пластины 19, зарядки емкостного накопителя 1 проводящую торцевую поверхность !4 энергии. цилиндрического корпуса 11 9 через 15 Пластины 19, 20, 21 и 22 могут тиристор 2t помещенный 0 корпус 11, быть изготовлены из фольгированного проводящую торцевую поверхность 13 стеклотекстолита. цилиндрического корпуса \\ с тирисПредлагаемый формирователь подтором 2 и проводящую поверхность 27 жигающих И М П У П Ь С О В по сравнению с пластины 22, Обратная полуволна тока 20 известными устройствами имеет улучколебательного разряда емкостного шенные энергетические характеристинакопителя 1 энергии проходит через ки. Емкости накопителей энергии издиод 3 и торцевые проводящие поверхвестных устройств в случае испольности 15 и 16 цилиндрического корпузования предлагаемого технического са 12, в который он помещен. решения могут быть уменьшены в 3-4 раза, что позволит снизить стоимость Высоковольтный импульс для поджигабариты н вес формирователей. га ламп снимают с вторичной обмотки •І: Фшг t 1028226 * J«f Составитель В.Седов Редактор А.Юрчикова Техред О.Бащишина Корректор И.Нуска Заказ 2887/ДСП Тираж 658 Подписное ВНИИЇЇИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж~35( Раушская н а б . , д . 4/5 Филиал Ш "Патент", г, Ужгород,, ул. Проектная, 4 Ш