RU169475U1

RU169475U1 - Индуктивно-импульсный генератор

Info

Publication number: RU169475U1
Application number: RU2016144796U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Пустынников
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-03-21

Abstract

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для питания ускорителей, плазмотронов, лазеров и т.д. Индуктивно-импульсный генератор содержит повышающий трансформатор, вторичная обмотка которого 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. Выходные зажимы первичной обмотки повышающего трансформатора и катушки индуктивности подключены к минусовому зажиму первого источника постоянного тока, плюсовой зажим первого источника постоянного тока подключен к аноду тиристора, катод которого подключен к входному зажиму вторичной обмотки импульсного трансформатора, выходной зажим которой подключен к входным зажимам первичной обмотки повышающего трансформатора и катушки индуктивности. Первичная обмотка импульсного трансформатора входным зажимом подключена к первому выводу коммутатора, а выходным зажимом подключена к минусу второго источника постоянного тока, плюс которого подключен ко второму выводу коммутатора. Технический результат: увеличение надежности работы устройства. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для питания ускорителей, плазмотронов, лазеров.

Известен индуктивно-импульсный генератор [RU 130168 U1, МПК Н03K 17/08 (2006.01), опубл. 10.07.2013], выбранный в качестве прототипа, 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.

Недостатком такого устройства является большая величина тока, размыкаемого при помощи коммутатора, что снижает надежность работы устройства.

Полезная модель направлена на увеличение надежности работы устройства.

Предложенный индуктивно-импульсный генератор так же, как прототип, содержит повышающий трансформатор, параллельно первичной обмотке которого 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, выходные зажимы первичной обмотки повышающего трансформатора и катушки индуктивности подключены к минусовому зажиму первого источника постоянного тока, параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора подключена нагрузка.

Согласно полезной модели плюсовой зажим первого источника постоянного тока подключен к аноду тиристора, катод которого подключен к входному зажиму вторичной обмотки импульсного трансформатора, выходной зажим которой подключен к входным зажимам первичной обмотки повышающего трансформатора и катушки индуктивности. Первичная обмотка импульсного трансформатора входным зажимом подключена к первому выводу коммутатора, а выходным зажимом подключена к минусу второго источника постоянного тока, плюс которого подключен ко второму выводу коммутатора.

Полезная модель имеет следующие преимущества перед устройством прототипа: благодаря предложенной схеме включения при замыкании коммутатора в первичной обмотке импульсного трансформатора протекает постоянный ток, создающий постоянный магнитный поток, охватывающий его вторичную обмотку. При размыкании коммутатора ток в первичной обмотке импульсного трансформатора мгновенно падает до нуля, во вторичной обмотке импульсного трансформатора формируется импульс тока, который мгновенно запирает тиристор, что приводит к отключению первого источника постоянного тока от параллельно включенных первичной обмотки повышающего трансформатора и катушки индуктивности, что, в свою очередь, формирует импульса тока в нагрузке. Таким образом, коммутатор размыкает ток, имеющий величину, в несколько раз меньшую величины тока в силовой цепи устройства, что повышает надежность его работы.

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.

Индуктивно-импульсный генератор содержит первый источник постоянного тока 1 (фиг. 1), плюсовой зажим которого подключен к аноду тиристора 2, катод которого подключен к входному зажиму вторичной обмотки 3 импульсного трансформатора. Выходной зажим вторичной обмотки 3 импульсного трансформатора подключен к входным зажимам первичной обмотки 4 повышающего трансформатора и катушки индуктивности 5. Выходные зажимы первичной обмотки 4 повышающего трансформатора и катушки индуктивности 5 подключены к минусовому зажиму первого источника постоянного тока 1. Вторичная обмотка 6 повышающего трансформатора подключена к нагрузке 7. Первичная обмотка 8 импульсного трансформатора входным зажимом подключена к первому выводу коммутатора 9, а выходным зажимом подключена к минусу второго источника постоянного тока 10, плюс которого подключен ко второму выводу коммутатора 9.

Устройство работает следующим образом. Первый источник постоянного тока 1 при включении тиристора 2 в нулевой момент времени создает в катушке индуктивности 5 ток 11 I_L(0_-)_К (фиг. 2), а в первичной обмотке 4 повышающего трансформатора ток 12 I_L(0_-)_П (фиг. 3), которые протекают от плюса к минусу первого источника постоянного тока 1. Одновременно в нулевой момент времени замыкается коммутатор 9, подключающий второй источник постоянного тока 10 к первичной обмотке 8 импульсного трансформатора. Первичная обмотка 4 повышающего трансформатора 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 4 повышающего трансформатора, то величина тока 11 I_L(0_-)_К в 1.1-2 раза превышает величину тока 12 I_L(0_-)_П. В момент времени t₀, размыкается коммутатор 9, отключающий второй источник постоянного тока 10 от первичной обмотки 8 импульсного трансформатора. Магнитный поток первичной обмотки 8 импульсного трансформатора мгновенно уменьшается до нуля, что приводит к возникновению импульса тока в его вторичной обмотке 3. Ток, протекающий через тиристор 2, мгновенно переходит через ноль, что приводит к отключению тиристора 2 от первого источника постоянного тока 1. В момент времени t₀ после отключения тиристора 2 первичная обмотка 4 повышающего трансформатора 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 4 повышающего трансформатора и катушки индуктивности 5 в момент времени to не может измениться скачком, следовательно, в катушке индуктивности 5, имеющей большую индуктивность и более высокую добротность, чем первичная обмотка 4 повышающего трансформатора, формируется импульс тока 13 (фиг. 2), 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 14 (фиг. 3), равный (I_L(0_-)_П - (-I_L(0₊)_К)). Под действием импульса тока 14 во вторичной обмотке 6 повышающего трансформатора возникает импульс тока 15 (фиг. 4), подающийся в нагрузку 7.

С помощью программы Multisim были проведены исследования модели индуктивно-импульсного генератора с параметрами: напряжение первого источника постоянного тока 1-100 В, индуктивность первичной обмотки 4 повышающего трансформатора - 0.5 Гн, сопротивление первичной обмотки 4 повышающего трансформатора - 1 Ом, индуктивность вторичной обмотки 6 повышающего трансформатора - 0.5 Гн, сопротивление вторичной обмотки 6 повышающего трансформатора - 1 Ом, индуктивность катушки индуктивности 5-0.5 Гн, активное сопротивление катушки индуктивности 5-0.2 Ом, сопротивление нагрузки 7-100 Ом, индуктивность первичной обмотки 8 импульсного трансформатора - 1 Гн, активное сопротивление первичной обмотки 8 импульсного трансформатора - 1 Ом, индуктивность вторичной обмотки 3 импульсного трансформатора - 0.0.1 Гн, активное сопротивление вторичной обмотки 3 импульсного трансформатора - 0.1 Ом, величина напряжения второго источника постоянного тока 10-50 В.

Установившееся значение тока, протекающего через вторичную обмотку 3 импульсного трансформатора, через тиристор 2 и через первый источник постоянного тока 1-128 А, установившееся значение тока в первичной обмотке 8 импульсного трансформатора 50 А. После размыкания коммутатора 9 происходит мгновенное запирание тиристора 2 и в нагрузке 7 формируется импульс тока 15 величиной 32 А и средней мощностью 266,6 кВт. Таким образом, для формирования импульса тока в нагрузке 7 необходимо коммутировать ток в 2.56 раза меньше тока в силовой цепи устройства, что позволяет повысить надежность его работы.

Claims

Индуктивно-импульсный генератор, содержащий повышающий трансформатор, параллельно первичной обмотке которого 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, выходные зажимы первичной обмотки повышающего трансформатора и катушки индуктивности подключены к минусовому зажиму первого источника постоянного тока, параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора подключена нагрузка, отличающийся тем, что плюсовой зажим первого источника постоянного тока подключен к аноду тиристора, катод которого подключен к входному зажиму вторичной обмотки импульсного трансформатора, выходной зажим которой подключен к входным зажимам первичной обмотки повышающего трансформатора и катушки индуктивности, первичная обмотка импульсного трансформатора входным зажимом подключена к первому выводу коммутатора, а выходным зажимом подключена к минусу второго источника постоянного тока, плюс которого подключен ко второму выводу коммутатора.