RU144235U1

RU144235U1 - INDUCTIVE-PULSE GENERATOR

Info

Publication number: RU144235U1
Application number: RU2014106441/08U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Пустынников
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2014-08-10

Abstract

Индуктивно-импульсный генератор, содержащий конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена последовательно через коммутатор к источнику постоянного тока, а вторичная обмотка подключена к нагрузке, причем параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора подключена катушка индуктивности, имеющая от 1.1 до 2 раз большую индуктивность и от 1.1 до 2 раз большую добротность, чем индуктивность и добротность первичной обмотки повышающего трансформатора, отличающийся тем, что конденсатор включен параллельно источнику постоянного тока.An inductive-pulse generator containing a capacitor raising the transformer, the primary winding of which is connected in series through the switch to a DC source, and the secondary winding is connected to the load, and an inductor having 1.1 to 2 times greater inductance and connected from the primary winding of the step-up transformer 1.1 to 2 times greater quality factor than the inductance and quality factor of the primary winding of a step-up transformer, characterized in that the capacitor is connected in parallel a DC power source.

Description

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для питания ускорителей, плазмотронов, лазеров.The utility model relates to pulsed technology and can be used to power accelerators, plasmatrons, lasers.

Известен индуктивно-импульсный генератор содержащий конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена последовательно через коммутатор к источнику постоянного тока, а вторичная обмотка подключена к нагрузке. Параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора подключена катушка индуктивности, имеющая от 1.1 до 2 раз большую индуктивность и от 1.1 до 2 раз большую добротность, чем индуктивность и добротность первичной обмотки повышающего трансформатора, а конденсатор подключен параллельно коммутатору [RU 130168, U1, МПК H03K 17/08 (2006.01), опубл. 10.07.13].Known inductive-pulse generator containing a capacitor that increases the transformer, the primary winding of which is connected in series through the switch to a constant current source, and the secondary winding is connected to the load. In parallel with the primary winding of the step-up transformer, an inductor is connected that has 1.1 to 2 times greater inductance and 1.1 to 2 times greater Q than the inductance and quality of the primary winding of the step-up transformer, and the capacitor is connected in parallel with the switch [RU 130168, U1, IPC H03K 17 / 08 (2006.01), publ. 07/10/13].

Недостатком такого устройства является то, что при наличии большого внутреннего сопротивления у источника постоянного тока уменьшается величина напряжения и мощности импульса тока в нагрузке.The disadvantage of this device is that if there is a large internal resistance at the DC source, the voltage and power of the current pulse in the load decrease.

Задачей полезной модели является увеличение величины напряжения и мощности импульса тока в нагрузке при наличии большого внутреннего сопротивления у источника постоянного тока.The objective of the utility model is to increase the magnitude of the voltage and power of the current pulse in the load in the presence of a large internal resistance at the DC source.

Данная задача достигается тем, что индуктивно-импульсный генератор, так же как и прототип содержит конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена последовательно через коммутатор к источнику постоянного тока, а вторичная обмотка подключена к нагрузке. Параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора подключена катушка индуктивности, имеющая от 1.1 до 2 раз большую индуктивность и от 1.1 до 2 раз большую добротность, чем индуктивность и добротность первичной обмотки повышающего трансформатора.This task is achieved in that the inductive-pulse generator, like the prototype, contains a capacitor that boosts the transformer, the primary winding of which is connected in series through the switch to a constant current source, and the secondary winding is connected to the load. In parallel with the primary winding of the step-up transformer, an inductance coil is connected having 1.1 to 2 times greater inductance and 1.1 to 2 times greater quality factor than the inductance and quality factor of the primary winding of the step-up transformer.

Согласно полезной модели, конденсатор включен параллельно источнику постоянного тока.According to a utility model, a capacitor is connected in parallel with a direct current source.

Полезная модель имеет следующее преимущество перед устройством прототипа:The utility model has the following advantage over the prototype device:

Благодаря включению конденсатора параллельно источнику постоянного тока в момент замыкания коммутатора в первичной обмотке повышающего трансформатора и в катушке индуктивности возникает ток, который не ограничен внутренним сопротивлением источника тока, поскольку в соответствии с законами коммутации внутреннее сопротивление конденсатора в первый момент коммутации близко к нулю. Следовательно, возрастает величина напряжения и мощность импульса тока в нагрузке при размыкании коммутатора.Due to the capacitor being turned on in parallel with the direct current source at the moment the switch closes, a current arises in the primary winding of the step-up transformer and in the inductor, which is not limited by the internal resistance of the current source, since in accordance with switching laws, the internal resistance of the capacitor at the first moment of switching is close to zero. Therefore, the magnitude of the voltage and power of the current pulse in the load increases when the switch is opened.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема индуктивно-импульсного генератора, на фиг. 2 - диаграмма тока в катушке индуктивности, на фиг. 3 - диаграмма тока в первичной обмотке повышающего трансформатора, на фиг. 4 - импульс тока в нагрузке.In FIG. 1 is a circuit diagram of an inductive-pulse generator; FIG. 2 is a diagram of a current in an inductor, FIG. 3 is a current diagram in the primary winding of a step-up transformer, FIG. 4 - current pulse in the load.

Индуктивно-импульсный генератор содержит источник постоянного тока 1 (фиг. 1), плюсовой зажим которого подключен к входному зажиму коммутатора 2 и первому выводу конденсатора 3. Выходной зажим коммутатора 2 соединен в первую общую точку с входными зажимами первичной обмотки 4 повышающего трансформатора и катушки индуктивности 5. Минусовой зажим источника постоянного тока 1 соединен во вторую общую точку со вторым выводом конденсатора 3, выходными зажимами первичной обмотки 4 повышающего трансформатора и катушки индуктивности 5. Вторичная обмотка 6 повышающего трансформатора подключена к нагрузке 7.The inductive-pulse generator contains a direct current source 1 (Fig. 1), the positive terminal of which is connected to the input terminal of the switch 2 and the first output of the capacitor 3. The output terminal of the switch 2 is connected to the first common point with the input terminals of the primary winding 4 of the step-up transformer and inductor 5. The negative terminal of the DC source 1 is connected to the second common point with the second terminal of the capacitor 3, the output terminals of the primary winding 4 of the step-up transformer and inductor 5. Secondary the coil 6 of the step-up transformer is connected to the load 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Источник постоянного тока 1, имеющий большое внутреннее сопротивление до замыкания коммутатора 2 заряжает конденсатор 3 до рабочего напряжения. После заряда конденсатора 3 в нулевой момент времени замыкается коммутатор 2. Разряд конденсатора 3 создает в катушке индуктивности 5 ток 8 I_L(0_-)_К (фиг. 2), а в первичной обмотке повышающего трансформатора 4 ток 9 I_L(0_-)_П (фиг. 3), которые протекают от плюса к минусу конденсатора 3. Первичная обмотка повышающего трансформатора 4 и катушка индуктивности 5 включены параллельно и величины токов в них определяются их добротностью. Поскольку добротность катушки индуктивности 5 в 1.1-2 раза выше добротности первичной обмотки повышающего трансформатора 4, то величина тока 8 I_L(0_-)_К в 1.1-2 раза превышает величину тока 9 I_L(0_-)_П. В момент времени t₀, когда токи 8 и 9 достигнут максимального значения размыкается коммутатор 2 и первичная обмотка повышающего трансформатора 4 и катушка индуктивности 5 будут включены последовательно и по ним будет протекать общий ток I_L(0₊)_К. В соответствии с обобщенным законом коммутации суммарное потокосцепление первичной обмотки повышающего трансформатора 4 и катушки индуктивности 5 в момент времени t₀ не может измениться скачком, следовательно, в катушке индуктивности 5, имеющей большую индуктивность и более высокую добротность, чем первичная обмотка трансформатора 4, формируется импульс тока 10, равный (I_L(0_-)_К-I_L(0₊)_К), причем ток не изменяет своего направления. В первичной обмотке 4 повышающего трансформатора ток меняет свое направление на противоположное и формируется импульс тока 11 равный (I_L(0_-)_П-(-I_L(0₊)_К)). Под действием импульса тока 11 во вторичной обмотке 6 повышающего трансформатора возникает импульс тока 12 (фиг. 4), подающийся в нагрузку 7.A DC source 1 having a large internal resistance before closing the switch 2 charges the capacitor 3 to the operating voltage. After charging the capacitor 3, switch 2 closes at zero time. The discharge of the capacitor 3 creates a current of 8 I _L (0 _- ) _K in the inductor 5 (Fig. 2), and a current of 9 I _L (0 _- ) in the primary winding of the step-up transformer 4. _P (Fig. 3), which flow from the plus to the minus of the capacitor 3. The primary winding of the step-up transformer 4 and the inductor 5 are connected in parallel and the currents in them are determined by their quality factor. Since the Q of the inductor 5 in 1.1-2 times higher Q-up transformer primary winding 4, the current value of 8 I _L (0 _-) _K in 1.1-2 times the amount of current 9 I _L (0 _-) _n. At time t ₀ , when currents 8 and 9 reach their maximum value, switch 2 opens and the primary winding of step-up transformer 4 and inductor 5 are connected in series and the total current I _L (0 ₊ ) _K flows through them. In accordance with the generalized law of commutation, the total flux linkage of the primary winding of the step-up transformer 4 and inductor 5 at time t ₀ cannot change abruptly, therefore, an impulse is formed in the inductor 5 having a larger inductance and higher quality factor than the primary winding of transformer 4 current 10 equal to (I _L (0 _- ) _К -I _L (0 ₊ ) _К ), and the current does not change its direction. In the primary winding 4 of the step-up transformer, the current changes its direction to the opposite and a current pulse 11 is formed equal to (I _L (0 _- ) _P - (- I _L (0 ₊ ) _K )). Under the action of the current pulse 11 in the secondary winding 6 of the step-up transformer, a current pulse 12 (Fig. 4) arises, supplied to the load 7.

С помощью программы Multisim были проведены исследования модели индуктивно-импульсного генератора, имеющего параметры: напряжение источника постоянного тока 1 - 1 В, внутреннее сопротивление источника постоянного тока 1 - 1 Ом, емкость конденсатора 3 - 1000 мкФ, индуктивность первичной обмотки повышающего трансформатора 4 - 1 Гн, сопротивление первичной обмотки 4 повышающего трансформатора - 1 Ом, коэффициент трансформации повышающего трансформатора - 2, сопротивление нагрузки 7-100 Ом, индуктивность катушки индуктивности 5 - 1 Гн, активное сопротивление катушки индуктивности 5-0.5 Ом. При отсутствии конденсатора 3 импульс тока 12 в нагрузке 7 при размыкании коммутатора 2 составил 1.96 А, при наличии конденсатора 3 импульс тока 12 в нагрузке 7 увеличился до 2.5 А.Using the Multisim program, studies were conducted on a model of an inductive-pulse generator with the following parameters: voltage of a direct current source 1 - 1 V, internal resistance of a direct current source 1 - 1 Ohm, capacitor 3 - 1000 μF, primary inductance of a step-up transformer 4 - 1 GN, primary winding resistance 4 of the step-up transformer - 1 Ohm, transformation ratio of the step-up transformer - 2, load resistance 7-100 Ohm, inductance of the inductor 5 - 1 GN, active resistance e inductor 5-0.5 ohms. In the absence of capacitor 3, the current pulse 12 in load 7 with the opening of switch 2 was 1.96 A; in the presence of capacitor 3, the current pulse 12 in load 7 increased to 2.5 A.

Следовательно, подключение конденсатора 3 параллельно источнику постоянного тока 1, имеющего внутреннее сопротивление 1 Ом привело к увеличению импульса тока 12 в нагрузке 7 в 1.28 раза.Therefore, the connection of the capacitor 3 in parallel to the source of direct current 1 having an internal resistance of 1 ohm led to an increase in the current pulse 12 in load 7 by 1.28 times.

Claims

An inductive-pulse generator containing a capacitor raising the transformer, the primary winding of which is connected in series through the switch to a constant current source, and the secondary winding is connected to the load, and an inductor having 1.1 to 2 times greater inductance and connected to the primary winding of the step-up transformer is connected 1.1 to 2 times greater quality factor than the inductance and quality factor of the primary winding of a step-up transformer, characterized in that the capacitor is connected in parallel a DC power source.