RU2006179C1

RU2006179C1 - Current pulse generator for electrohydraulic units

Info

Publication number: RU2006179C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Прищепов; Александр Львович Юткин
Original assignee: Сергей Алексеевич Прищепов; Александр Львович Юткин
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: electric pulse devices. SUBSTANCE: current pulse generator has power supply 1, filter capacitor 2 and working storage capacitor 3, rotating mechanical commutator with make contact 8, and working liquid discharger 5. Characteristic feature of invention is that commutator is cross-like device with two serially arranged contacts that function to close two of three radially arranged electrode dischargers where right-hand contacts are connected via circuit to filter capacitor and middle ones, to working storage capacitors, while left-hand middle ones, to working storage capacitors, while left-hand contacts are connected to working liquid dischargers. EFFECT: reduced energy loss, improved pulse repetition rate, stability and reliability of electrohydraulic units. 1 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к генераторам импульсов тока для электрогидравлических установок и может быть использовано для обработки различных материалов и для научных исследований. The invention relates to a pulse technique, in particular, to current pulse generators for electro-hydraulic installations and can be used for processing various materials and for scientific research.

Известны генераторы импульсов тока (ГИТ) для электрогидравлических установок, например, ГИТ, содержащий источник питания, накопительный конденсатор, коммутирующий воздушный разрядник и рабочий разрядник в жидкости. Known current pulse generators (GIT) for electro-hydraulic installations, for example, GIT containing a power source, a storage capacitor, a switching air gap and a working gap in the liquid.

Недостатком такого ГИТ является относительно низкий КПД. Известны также ГИТ с фильтровым конденсатором, например, ГИТ, содержащий источник питания с токоограничивающим сопротивлением на выходе, фильтровой конденсатор, рабочий накопительный конденсатор, рабочий разрядник в жидкости и вращающийся механический коммутатор с замыкающим контактом, служащий для поочередного подключения на рабочий разрядник в жидкости фильтрового и рабочего конденсаторов. The disadvantage of this GIT is the relatively low efficiency. GITs with a filter capacitor are also known, for example, GITs containing a power supply with current-limiting output resistance, a filter capacitor, a working storage capacitor, a working spark gap in a liquid, and a rotating mechanical commutator with a make contact, which serves for alternating connection to a working spark gap in a filter liquid and working capacitors.

Однако, подобный ГИТ при некотором повышении КПД, тем не менее не устраняет всех потерь, возникающих в особенности на соединительных проводах при раздельном расположении рабочих конденсаторов и коммутирующих формирующих воздушных разрядников во всех известных ГИТ. Этот недостаток особенно ощутим в ГИТ, рассчитанных на несколько рабочих разрядников в жидкости, в одной или нескольких рабочих камерах, например, в электрогидравлических установках для дробления различных материалов, в которых требуется значительная частота импульсов и стабильность пробоя на рабочих разрядниках в жидкости. However, such a GIT, with a slight increase in efficiency, nevertheless does not eliminate all the losses that occur especially on the connecting wires with the separate arrangement of the working capacitors and commuting forming air arresters in all known GITs. This drawback is especially noticeable in GITs designed for several working spark gaps in a liquid, in one or several working chambers, for example, in electro-hydraulic plants for crushing various materials, which require a significant pulse frequency and breakdown stability on working spark gaps in a liquid.

Устранение большей части потерь и экономия энергии при обязательном пробое рабочего искрового промежутка в жидкости после пробоя коммутирующего воздушного разрядника достигается при использовании предложенной схемы ГИТ. Elimination of most of the losses and energy saving with the obligatory breakdown of the working spark gap in the liquid after the breakdown of the switching air gap is achieved using the proposed GIT scheme.

Целью изобретения является снижение потерь, экономия энергии, повышение частоты импульсов, стабильности и надежности работы ГИТ. Поставленная цель достигается тем, что в ГИТе, содержащем источник питания с токоограничивающим сопротивлением на выходе, фильтровой конденсатор, рабочий накопительный конденсатор, вращающийся механический коммутатор с замыкающим контактом и рабочий разрядник в жидкости, вращающийся механический коммутатор выполнен крестообразным с двумя последовательно расположенными контактами, замыкающим по два из трех электродов радиально расположенных трехэлектродных разрядников. При этом все правые неподвижные контакты (из, например, шести) трехэлектродных разрядников соединены цепью и подключены к фильтровому конденсатору, все средние контакты подключены к рабочим конденсаторам, а все левые контакты подключены к рабочим разрядникам в жидкости. The aim of the invention is to reduce losses, save energy, increase the frequency of pulses, stability and reliability of the GIT. This goal is achieved by the fact that in a gas turbine containing a power source with current-limiting resistance at the output, a filter capacitor, a working storage capacitor, a rotating mechanical commutator with a closing contact and a working spark gap in a liquid, a rotating mechanical commutator is made crosswise with two consecutive contacts, closing at two of the three electrodes of radially arranged three-electrode arresters. At the same time, all right stationary contacts (of, for example, six) of three-electrode arresters are connected by a circuit and connected to a filter capacitor, all middle contacts are connected to working capacitors, and all left contacts are connected to working dischargers in liquid.

Схема ГИТ представлена на прилагаемом чертеже. The GIT scheme is presented in the attached drawing.

ГИТ для электрогидравлических установок содержит источник питания с токоограничивающим сопротивлением на выходе 1, фильтровой конденсатор 2, рабочий накопительный конденсатор 3, дроссель 4, рабочий разрядник в жидкости 5, крестообразный вращающийся механический коммутатор 6, с замыкающими контактами 7 и 8 и радиально расположенные трехэлектродные разрядники с контактами 9, 10 и 11, соединенные соответственно: левые 9 - цепью с фильтровым конденсатором 2, средние 10 - с рабочими конденсаторами 3 и правые 11 - с рабочими разрядниками в жидкости. GIT for electro-hydraulic installations contains a power source with current-limiting resistance at output 1, a filter capacitor 2, a working storage capacitor 3, a choke 4, a working spark gap in a liquid 5, a cross-shaped rotating mechanical switch 6, with make contacts 7 and 8, and radially located three-electrode spark gap contacts 9, 10 and 11, respectively connected: the left 9 - with a filter capacitor 2, the middle 10 - with working capacitors 3 and the right 11 - with working spark gaps in the liquid.

ГИТ, например, для электрогидравлической дробилки работает следующим образом:
Источник питания 1 заряжает фильтровой конденсатор 2 емкостью 2-4 мкф (до заданного напряжения 50 кВ) при разомкнутых контактах крестообразного вращающегося коммутатора 7. Затем, при движении коммутатора по часовой стрелке, замыкающим контактом 6 замыкаются правый 9 и средний 10 контакты первого из шести радиально расположенных трехэлектродных разрядников. В результате происходит пробой формирующего промежутка, и рабочий накопительный конденсатор 3 заряжается до напряжения фильтрового конденсатора 2. Затем при дальнейшем движении коммутатора по часовой стрелке замыкающим контактом 6 замыкается средний 10 и левый 11 контакты первого трехэлектродного разрядника. В результате напряжение рабочего накопительного конденсатора 3 импульсно, после пробоя формирующего промежутка подается на рабочий разрядник в жидкости 5, где и происходит его пробой, при этом, рабочий конденсатор 3 заземлен через ограничивающий дроссель. Вращение крестообразного коммутатора 7 задается латером. Следующее замыкание контактов трехэлектродных разрядников происходит с движением крестообразного коммутатора 6 на замыкающем контакте 8, на контактах 12, 13, 14 аналогично тому, как это происходило на контактах 9, 10 и 11. Затем, снова на замыкающем контакте 6, на контактах трехэлектродного разрядника 15, 16, 17 и т. д.GIT, for example, for an electro-hydraulic crusher works as follows:
Power supply 1 charges the filter capacitor 2 with a capacity of 2-4 microfarads (up to a predetermined voltage of 50 kV) with open contacts of the crosswise rotating switch 7. Then, when the switch moves clockwise, the right 9 and middle 10 contacts of the first of the six radially close located three-electrode arresters. As a result, a breakdown of the forming gap occurs, and the working storage capacitor 3 is charged to the voltage of the filter capacitor 2. Then, with the further movement of the switch clockwise, the middle 10 and the left 11 contacts of the first three-electrode spark gap are closed by a contact 6. As a result, the voltage of the working storage capacitor 3 is pulsed, after the breakdown of the forming gap, is supplied to the working arrester in the liquid 5, where it is broken, while the working capacitor 3 is grounded through a limiting inductor. The rotation of the cross-shaped switch 7 is set by the lather. The next contact closure of the three-electrode arresters occurs with the movement of the cross-shaped switch 6 at the make contact 8, at contacts 12, 13, 14 in the same way as it happened at the contacts 9, 10 and 11. Then, again at the make contact 6, at the contacts of the three-electrode arrester 15 , 16, 17, etc.

Дополнительные преимущества данный ГИТ приобретает за счет вертикального (непосредственно под средними контактами трехэлектродных разрядников) расположения (относительно горизонтальной плоскости схемы) рабочих накопительных конденсаторов 3, также как и рабочих разрядников в жидкости 5. Тем самым, накопительные конденсаторы максимально приближаются к коммутирующим и рабочим разрядникам, что делает ГИТ значительно компактнее и позволяет заметно снизить потери энергии на соединительных проводах. При необходимости рабочие разрядники в жидкости могут быть расположены как в раздельных, так и в одной рабочей камере элекрогидравлической дробилки. Причем, если ранее рабочие конденсаторы и разрядные камеры необходимо было располагать на изолированной станине, то теперь специальных изоляторов не требуется, т. к. ими служат сами рабочие конденсаторы, которые располагаются под формирующими разрядниками. This GIT acquires additional advantages due to the vertical (directly under the middle contacts of the three-electrode arresters) arrangement (relative to the horizontal plane of the circuit) of the working storage capacitors 3, as well as the working spark gaps in liquid 5. Thus, the storage capacitors are as close as possible to switching and working spark gaps, which makes GIT significantly more compact and can significantly reduce energy losses on the connecting wires. If necessary, working arresters in a liquid can be located both in separate and in one working chamber of an electro-hydraulic crusher. Moreover, if previously working capacitors and discharge chambers had to be located on an insulated bed, now special insulators are not required, since they are the working capacitors themselves, which are located under the forming arresters.

Кроме того, за счет быстрого (до 150 оборотов в мин) вращения коммутатора происходит значительное сокращение пробойного стримера на формирующем воздушном промежутке (до 4-5 мм вместо 17 мм для напряжения в 50 кВ) при минимальном расстоянии между замыкающим контактом коммутатора и контактами трехэлектродных шаровых разрядников (в 2-3 мм). В результате такого уменьшения стримеров и исключения холостых разрядов (т. е. без последующего пробоя рабочего промежутка в жидкости) происходит существенное (до 30% ) сокращение потерь энергии и повышение КПД предложенного ГИТ. Следовательно, повышается надежность и эффективность работы электрогидравлических установок. (56) Юткин Л. А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. М. , 1986, стр. 88, рис. 3.1(е). In addition, due to the fast (up to 150 revolutions per minute) rotation of the switch, the breakdown streamer in the forming air gap is significantly reduced (up to 4-5 mm instead of 17 mm for voltage of 50 kV) with a minimum distance between the closing contact of the switch and the contacts of three-electrode ball arresters (2-3 mm). As a result of such a reduction in streamers and the exclusion of idle discharges (i.e., without subsequent breakdown of the working interval in the liquid), a significant (up to 30%) reduction in energy losses and an increase in the efficiency of the proposed GIT are observed. Therefore, the reliability and efficiency of electro-hydraulic installations is increased. (56) Yutkin L.A. Electro-hydraulic effect and its application in industry. M., 1986, p. 88, fig. 3.1 (e).

Claims

1. GENERATOR OF PULSE CURRENTS FOR ELECTRICAL HYDRAULIC INSTALLATIONS, containing a power source that includes a current-limiting resistor at the output, a filtering capacitor that is connected in parallel with the first and second output terminals of the power source, the first of which is connected to a common bus, a mechanical switch that includes from the first to the third fixed contacts located around the circumference, the first and second of which are connected respectively to the first terminals of the storage capacitor, the working spark gap in liquid spine, the second terminal of which is connected to a common bus, and a rotating contactor that connects two consecutive fixed contacts of the mechanical switch, characterized in that the third fixed contact of the mechanical switch is connected to the second terminal of the power source, and the second terminal of the storage capacitor through the introduced restrictor choke connected to a common bus.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the number from the first to the third fixed contacts and the number of rotating contactors of the mechanical switch, as well as the number of storage capacitors, working arresters in the liquid and chokes is N (where N = 1, 2, 3 and etc.).