RU184724U1 - Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка - Google Patents
Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка Download PDFInfo
- Publication number
- RU184724U1 RU184724U1 RU2018128136U RU2018128136U RU184724U1 RU 184724 U1 RU184724 U1 RU 184724U1 RU 2018128136 U RU2018128136 U RU 2018128136U RU 2018128136 U RU2018128136 U RU 2018128136U RU 184724 U1 RU184724 U1 RU 184724U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switch
- capacitors
- capacitor
- electrode
- switch assembly
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/04—Liquid dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к высоковольтной импульсной технике. Настоящая полезная модель предназначена для генерирования коротких мощных импульсных токов.
Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка для генерирования коротких мощных импульсных токов, содержащая два конденсатора, имеющих два вывода обкладок, расположенных по торцам изделия, при этом анод и катод коммутатора соединены с внешними выводами конденсаторов, управляющий электрод имеет вывод для подключения к источнику пускового сигнала, внутренние выводы конденсаторов подключаются к нагрузке, управляемый трехэлектродный газовый коммутатор, помещенный в жидкий диэлектрический материал, отличающийся тем, что газовый коммутатор расположен во внутренних полостях между двух конденсаторов.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к высоковольтной импульсной технике. Настоящая полезная модель предназначена для генерирования коротких мощных импульсных токов.
Известна конденсаторно-коммутаторная сборка для генерирования мощных импульсных токов (см. патент РФ № 151503, H01G 4/00, 2015). Настоящая полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для питания мощных импульсных рентгеновских аппаратов, электронных пушек, электрогидравлических установок для дробления горных пород и т.п. Сборка содержит корпус, соединенный с заземлённой крышкой, конденсатор и управляемый коммутатор, а также дополнительно включает выходные высоковольтные изоляторы и токосъёмные шины, при этом конденсатор выполнен из плоскопрессованных секций, а выходные высоковольтные изоляторы и управляемый коммутатор расположены на заземлённой крышке.
Недостатком является сложность конструкции, связанная с принудительной подачей газа и необходимостью принудительно задавать потенциал на запускающем электроде с помощью резистивного делителя, располагаемого снаружи устройства, а также с использованием заземленного металлического корпуса что влечет за собой необходимость в использовании высоковольтных проходных изоляторов.
Известна полезная модель высоковольтного конденсатора с управляемым коммутатором (см. патент РФ № 169337, H01G 4/00, 2017). Полезная модель относится к электротехнике, а именно к высоковольтной импульсной технике наносекундного диапазона для генерирования мощных импульсов тока. Высоковольтный конденсатор с управляемым коммутатором помещен в токопроводящий кожух, электрически соединенный с заземленной крышкой. В корпусе коаксиально расположены цилиндрически намотанные обкладки конденсатора и управляемый коммутатор. Высоковольтный конденсатор выполнен многосекционным с равной электрической емкостью в каждой секции. Управляемый коммутатор выполнен на базе тиратрона типа ТДИ-100К/45П, который позволяет работать при частоте до 1 Гц. Кроме этого высоковольтный конденсатор выполнен из 6-ти отдельных секций, подключенных одной обкладкой к аноду управляемого коммутатора, другой - на шесть отдельных высоковольтных выводов. Амплитуда тока в режиме короткого замыкания до 300 кА, время нарастания до максимума (фронт тока) 450 нс. Частота следования импульсов 1 Гц. Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение амплитуды разрядного тока в 2 раза, устранение необходимости работы управляемого коммутатора с использованием газа под давлением, а также устранение необходимости использования принудительного задания электрического потенциала на запускающем электроде. В предложенной модели комплексно решена задача снижения активного сопротивления коммутирующей системы за счет распределения токов по большому количеству разрядных контуров. Применение управляемого коммутатора типа тиратрон позволило повысить рабочую частоту всей сборки до предельной частоты работы конденсатора, то есть до 1 Гц.
Основным недостатком известного устройства является малая скорость нарастания тока до максимума 450 нс.
Известно устройство для накопления электрической энергии, состоящее из спирально навитых плоских ленточных проводников, и способ его изготовления (см. патент US № 36525924, H01G 4/06, 2003). Оно представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого расположены плоские ленточные электрические проводники, навитые в одном направлении. Ленточные электрические проводники снабжены несколькими токовыводами, соединенными с одним основным электрическим выводом. По осевой линии устройства, коаксиально относительно навитых в виде рулона электрических ленточных проводников, расположен токопроводящий элемент. Через этот токопроводящий элемент (сквозь всю толщу упаковки электрических ленточных проводников) пропущена шпилька, служащая для закрепления сборки, нижний конец которой плотно соединяет нижние токовыводы. Верхний конец этой шпильки соединен с другим основным электрическим вводом.
Основным недостатком известного устройства является отсутствие возможности размещения коммутирующего оборудования непосредственно в близи с устройством. Кроме того, его токовыводящие контакты выведены на одну торцевую часть устройства, где присоединены к двум общим токовыводящим шинам.
Известен высоковольтный конденсатор со встроенным управляемым коммутатором, который помещен в токопроводящий кожух, электрически соединенный с заземленной крышкой, внутри которого размещены цилиндрически намотанные фольговые обкладки конденсатора, внутри которых коаксиально установлен управляемый газовый разрядник (коммутатор), высоковольтный электрод которого закреплен в днище конденсатора и выполнен с каналами для подачи воздуха под давлением (см. Н.В. Жарова, Н.А. Ратахин, В.Ф. Федущак, А.А. Эрфорт «Импульсные генераторы тока для электрофизических установок». Научная конференция «Электрофизика материалов и установок»: сборник докладов / под редакцией С.М. Коробейникова, Ю.В. Целебровского, С.В. Нестерова - Новосибирск, Сибирская энергетическая академия, 2006. - 9-12 января 2007 года, с. 223-224). Напротив этого электрода установлен запускающий электрод, расположенный коаксиально внутри заземленного электрода. Запуск управляемого газового разрядника осуществляется через обостряющий промежуток 0,5 мм, образованный под заземленной крышкой над запускающим электродом.
Основным недостатком известного устройства является сравнительно высокая индуктивность, что в сочетании с малой электрической емкостью конденсатора и относительно большим активным сопротивлением коммутатора и всего разрядного контура физически ограничивает возможность генерации больших токов. Недостатком, также, является сложность конструкции, связанная с принудительной подачей газа и необходимостью принудительно задавать потенциал запускающего электрода с помощью резистивного делителя, располагаемого снаружи устройства. Технической задачей является увеличение амплитуды тока, генерируемого устройством, снижение активного сопротивления коммутатора и всего разрядного контура, а также устранение необходимости работы коммутатора с использованием газа под давлением и устранение необходимости принудительно задавать потенциал запускающего электрода.
Известен генератор на базе линейного трансформатора (ЛТД генератор), который включает в себя, по меньшей мере, одно ферритовое кольцо, установленное для приема нагрузки (см. патент US № US2014354076, H03K3/02, 2017), выбранный в качестве прототипа. ЛТД генератор также включает в себя первый, второй и третий модули питания. Первый модуль подачи питания сообщает энергию в виде первого импульса на нагрузку. Второй модуль подачи питания сообщает энергию в виде второго импульса на нагрузку. Третий блок подачи питания сообщает энергию в виде третьего импульса на нагрузку. ЛТД генератор рассчитан для формирования импульса с плоской вершиной путем наложения первого, второго и третьего импульсов. Первый, второй и третий импульсы имеют разные частоты. В конструкции ЛТД генератора, в качестве первичного накопителя используются модули, представляющие собой конденсаторно - коммутаторные сборки с управляемым многоэлектродным коммутатором.
К недостаткам можно отнести высокую индуктивность разрядного контура (230 нГн), которая ограничивает максимальную выходную мощность, а так же низкую запасенную энергию используемых конденсаторов.
Задачей настоящей полезной модели является создание конденсаторно-коммутаторной сборки, с низкой индуктивностью и высокой выходной мощностью.
Поставленная задача решается тем, что низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка для генерирования коротких мощных импульсных токов, содержит два конденсатора и управляемый газовый коммутатор, помещенные в жидкий диэлектрический материал.
В отличие от прототипа конденсаторы имеют полость, которая позволяет компактно расположить в них газовый коммутатор.
В заявленной полезной модели конденсаторы имеют полости в которых располагается коммутатор, что позволяет минимизировать расстояние между токоведущими элементами разрядного контура, а, следовательно, и собственную индуктивность конденсаторно - коммутаторной сборки, что увеличивает максимальную выходную мощность до 10 ГВт.
В заявленной полезной модели трехэлектродный газовый разрядник изолирован от высокого напряжения, образующегося на внутренних обкладках конденсатора при разряде конденсаторно – коммутаторной сборки.
На рисунке 1 представлена схема заявленной полезной модели.
Обозначение позиций:
1. Конденсатор 1.
2. Конденсатор 2.
3. Газовый коммутатор.
4. Управляющий электрод.
5. Изолятор.
6,11.Соединение коммутатора с заряженной обкладкой конденсатора.
7,8. Обкладки конденсатора подключаемые к нагрузке.
9,10.Внешние обкладки конденсаторов, подключенные к внешнему источнику питания.
12. Внутренние полости конденсатора.
Пример конкретной работы заявленной полезной модели.
Работа конденсаторно-коммутаторной сборки осуществляется следующим образом. От внешнего источника питания к внешним обкладкам 9 и 10 конденсаторов 1 и 2, подключенным к ним высоковольтным электродам 3 коммутатора подают постоянное напряжение (например, + и - 80 кВ) для зарядки высоковольтных конденсаторов до рабочего напряжения. После этого подают импульс перенапряжения на управляемый коммутатор от внешнего генератора запуска на управляющий электрод 4, что приводит к пробою основного разрядного промежутка между электродами 3. Изоляционные вставки 5 ограждают внутренние выводы 7 и 8 конденсаторов от перенапряжений возникающих в момент запуска на запускающем электроде 4. В результате образуется разрядный контур: вывод к нагрузке 7, конденсатор 1, соединительные шины коммутатора 6, газовый коммутатор 3, соединительные шины второго конденсатора 11, внешняя обкладка второго конденсатора 10, вывод к нагрузке 8. В результате на нагрузке получают удвоенное, по отношению к зарядному, импульсное напряжение.
Преимуществом заявленной полезной модели является низкая индуктивность и проектная выходная мощность Pmax=10 ГВт, значительно превосходящая аналогичный показатель у других аналогов.
Claims (2)
1. Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка для генерирования коротких мощных импульсных токов, содержащая два конденсатора, помещенные в жидкий диэлектрический материал и имеющие два вывода обкладок, расположенных по торцам изделий, при этом анод и катод управляемого трехэлектродного газового коммутатора соединены с внешними выводами конденсаторов, управляющий электрод имеет вывод для подключения к источнику пускового сигнала, внутренние выводы конденсаторов подключаются к нагрузке, отличающаяся тем, что коммутатор расположен во внутренних полостях между двух конденсаторов.
2. Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка по п.1, отличающаяся тем, что трехэлектродный газовый разрядник расположен изолированно от высокого напряжения, подаваемого на нагрузку.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128136U RU184724U1 (ru) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128136U RU184724U1 (ru) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU184724U1 true RU184724U1 (ru) | 2018-11-07 |
Family
ID=64103846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128136U RU184724U1 (ru) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU184724U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5729426A (en) * | 1994-06-16 | 1998-03-17 | Bio-Rad Laboratories | Transfection high-voltage controller |
RU151503U1 (ru) * | 2014-05-05 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Конденсаторно-коммутаторная сборка для генерирования мощных импульсных токов |
CN105280381A (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-27 | 刘伟 | 具有退位开关的串式梯度动态电容器、电机启动装置、矿山设备 |
CN105679534A (zh) * | 2016-01-23 | 2016-06-15 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 双同轴型高压脉冲电容器及电容、开关一体化装置 |
RU169337U1 (ru) * | 2015-11-23 | 2017-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Сильноточные технологии" | Высоковольтный конденсатор с управляемым коммутатором |
-
2018
- 2018-08-01 RU RU2018128136U patent/RU184724U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5729426A (en) * | 1994-06-16 | 1998-03-17 | Bio-Rad Laboratories | Transfection high-voltage controller |
RU151503U1 (ru) * | 2014-05-05 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Конденсаторно-коммутаторная сборка для генерирования мощных импульсных токов |
CN105280381A (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-27 | 刘伟 | 具有退位开关的串式梯度动态电容器、电机启动装置、矿山设备 |
RU169337U1 (ru) * | 2015-11-23 | 2017-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Сильноточные технологии" | Высоковольтный конденсатор с управляемым коммутатором |
CN105679534A (zh) * | 2016-01-23 | 2016-06-15 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 双同轴型高压脉冲电容器及电容、开关一体化装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101667819B (zh) | 用于触发系统的双电源脉冲发生器 | |
CN101447649B (zh) | 电脉冲电路 | |
CN105914584B (zh) | 离子发生器 | |
CN110933829A (zh) | 基于微腔金属丝电爆炸的多通道等离子体喷射装置及方法 | |
CN109698682B (zh) | 一种纳秒前沿高压脉冲产生装置 | |
RU184724U1 (ru) | Низкоиндуктивная конденсаторно-коммутаторная сборка | |
RU169337U1 (ru) | Высоковольтный конденсатор с управляемым коммутатором | |
CN109672358B (zh) | 一种纳秒前沿双极性高压脉冲产生装置 | |
RU121180U1 (ru) | Высокочастотная установка для магнитно-импульсной обработки материалов | |
RU75783U1 (ru) | Высоковольтный конденсатор со встроенным управляемым коммутатором | |
RU202843U1 (ru) | Высоковольтный сильноточный импульсный индуктор | |
RU151503U1 (ru) | Конденсаторно-коммутаторная сборка для генерирования мощных импульсных токов | |
Deb et al. | Generation of high voltage nanosecond pulses using Pulse Sharpening switch | |
US3629605A (en) | Apparatus for providing a steep voltage step across a load in electric high-voltage circuit | |
US3735195A (en) | Spark-discharge apparatus for electrohydraulic crushing | |
Kanaeva et al. | A high-voltage pulse generator for electric-discharge technologies | |
RU2810296C1 (ru) | Высоковольтный импульсный источник | |
Boyko et al. | Generators of high-voltage pulses with a repetition rate of 50000 pulses per second | |
Saiki | High-voltage Pulse Generation Using Electrostatic Induction in Capacitor | |
RU2766434C1 (ru) | Способ формирования импульса тока в индуктивной нагрузке | |
Sidorov et al. | A High-Voltage High-Speed Switch with an Adjustable Switching Duration | |
KR101612342B1 (ko) | 전자기펄스파워 생성을 위한 고전압 대전류 방출장치 | |
CN116470390A (zh) | 采用灵活控制触发范围宽高可靠气体开关装置的冲击电压发生器及方法 | |
CN113992191B (zh) | 一种方波脉冲产生模块及方波脉冲功率源 | |
RU2736419C1 (ru) | Обостритель импульса ускорителя электронов |