RU2138904C1 - Pulse generator using inductance power accumulators - Google Patents

Pulse generator using inductance power accumulators Download PDF

Info

Publication number
RU2138904C1
RU2138904C1 RU98113115A RU98113115A RU2138904C1 RU 2138904 C1 RU2138904 C1 RU 2138904C1 RU 98113115 A RU98113115 A RU 98113115A RU 98113115 A RU98113115 A RU 98113115A RU 2138904 C1 RU2138904 C1 RU 2138904C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse generator
winding
output
control unit
load
Prior art date
Application number
RU98113115A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
О.Г. Егоров
Original Assignee
Егоров Олег Георгиевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Егоров Олег Георгиевич filed Critical Егоров Олег Георгиевич
Priority to RU98113115A priority Critical patent/RU2138904C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2138904C1 publication Critical patent/RU2138904C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: pulse equipment. SUBSTANCE: device has first synchronous voltage pulse generator, which non- ground terminal is connected to first terminal of inductance power accumulator, which second terminal is connected through discharge unit to load and to first terminal of transformer winding. Second terminal of winding is grounded. In same way, second synchronous voltage pulse generator is connected to inductance power accumulator, load and transformer winding. Output of each unipolar generator and current pulse generator is connected to serial circuit of breaker and winding, as well as breaker and transformer winding. Hall detector is connected to input of control unit, which first input is connected to control inputs of generators, second input to control inputs of generators, third and fourth inputs to control inputs of respective breakers, fifth and sixth to excitation electrodes of respective discharge units. EFFECT: increased efficiency of power transmission from accumulators to load. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для питания импульсных ускорителей электронных пучков, источников рентгеновского и нейтронного излучения, лазеров, а также в устройствах для обработки поверхности различных материалов. The invention relates to pulsed technology and can be used to power pulsed electron beam accelerators, x-ray and neutron radiation sources, lasers, and also in devices for surface treatment of various materials.

Из предшествующего уровня техники известен генератор импульсов на индуктивных накопителях энергии (см. Sargent. G. et al, Rev. Scient. Inst. v. 30, N 11, 1965 г., p. 1032), содержащий источник тока, по крайней мере два индуктивных накопителя и два размыкателя, соединенных последовательно, а также нагрузочную цепь с разрядником-обострителем и нагрузкой, включенными последовательно. A pulse generator using inductive energy storage devices (see Sargent. G. et al, Rev. Scient. Inst. V. 30, No. 11, 1965, p. 1032) containing a current source of at least two inductive storage and two circuit breakers connected in series, as well as a load circuit with a surge arrester and a load connected in series.

Недостатком известного генератора является невысокий КПД передачи энергии в нагрузку, причем КПД тем меньше, чем больше число каскадов. A disadvantage of the known generator is the low efficiency of energy transfer to the load, and the efficiency is less, the greater the number of stages.

Известен также генератор импульсов на индуктивных накопителях энергии (см.авторское свидетельство СССР N 635605, кл. H 03 K 3/53, 1977 г.), взятый в качестве прототипа и содержащий источник тока, два индуктивных накопителя энергии, два размыкателя, разрядник и нагрузку, при этом один полюс источника тока соединен о первым выводом нагрузки через последовательно соединенные первый индуктивный накопитель энергии и разрядник, а со вторым выводом нагрузки через первый размыкатель, второй полюс источника тока соединен со вторым выводом нагрузки через второй индуктивный накопитель энергии, а с точкой соединения первого индуктивного накопителя энергии с разрядником - через второй размыкатель. A pulse generator based on inductive energy storage devices is also known (see USSR author's certificate N 635605, class H 03 K 3/53, 1977), taken as a prototype and containing a current source, two inductive energy storage devices, two breakers, a spark gap and load, while one pole of the current source is connected to the first output of the load through the first inductive energy storage device and the spark gap, and to the second output of the load through the first disconnector, the second pole of the current source is connected to the second output of the load via the swarm inductive energy storage, and with the connection point of the first inductive energy storage with a spark gap through the second disconnector.

Недостаток известного генератора импульсов на индуктивных накопителях энергии заключается в том, что он не обеспечивает высокоэффективной передачи энергии из индуктивных накопителей в нагрузку, поскольку время переключения достаточно большое - порядка единиц миллисекунд. A disadvantage of the known pulse generator on inductive energy storage devices is that it does not provide highly efficient transfer of energy from inductive storage devices to the load, since the switching time is quite large - on the order of a few milliseconds.

Кроме того, известный генератор не обеспечивает высокой частоты следования импульсов. In addition, the known generator does not provide a high pulse repetition rate.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению эффективности передачи энергии из накопителей в нагрузку за счет уменьшения времени переключения тока накачки накопителя энергии на нагрузку до (1-5)•10-6 сек, что, по существу, приводит к повышению КПД устройства, а также к увеличению частоты следования импульсов: 1-10 кГц.The present invention is aimed at solving the technical problem of increasing the efficiency of energy transfer from storage devices to the load by reducing the time required to switch the pump current of the energy storage device to the load to (1-5) • 10 -6 sec, which essentially leads to an increase in the efficiency of the device, as well as to increase the pulse repetition rate: 1-10 kHz.

Поставленная задача решена тем, что генератор импульсов на индуктивных накопителях энергии, содержащий два индуктивных накопителя энергии, два размыкателя, разрядник и нагрузку, согласно изобретению дополнительно содержит два одинаковых синхронных генератора импульсов напряжения, два одинаковых униполярных генератора импульсов тока, второй разрядник, блок управления, датчик Холла и трансформатор, выполненный в виде размещенных на сердечнике из материала с узкой петлей намагничивания двух пар встречно включенных обмоток, при этом обмотка каждой пары, имеющая больше число витков, является основной, а другая - дополнительной, незаземленный вывод каждого синхронного генератора импульсов напряжения соединен с первым выводом соответствующего индуктивного накопителя энергии, вторые выводы которых соединены с нагрузкой через соответствующий разрядник, а также соответственно с первым и вторым выводами основных обмоток, другие выводы которых заземлены, к выходу каждого униполярного генератора импульсов тока подключена цепочка из последовательно соединенных дополнительной обмотки и размыкателя, датчик Холла размещен между сердечником и обмотками трансформатора и соединен своим выходом с входом блока управления, первый вывод которого соединен с управляющими входами первого синхронного генератора импульсов напряжения и первого униполярного генератора импульсов тока, второй вывод блока управления соединен с управляющими входами второго синхронного генератора импульсов напряжения и второго униполярного генератора импульсов тока, третий и четвертый выходы блока управления соединены с управляющими входами соответственно первого и второго размыкателя, а пятый и шестой выходы блока управления - с поджигающим электродом соответственно первого и второго разрядника. The problem is solved in that the pulse generator on inductive energy storage, containing two inductive energy storage, two breakers, a spark gap and a load, according to the invention further comprises two identical synchronous voltage pulse generators, two identical unipolar current pulse generators, a second spark gap, a control unit, a Hall sensor and a transformer made in the form of two pairs of counter-wound windings placed on the core of a material with a narrow magnetization loop, while the failure of each pair with more turns is the main one, and the additional, non-grounded output of each synchronous voltage pulse generator is connected to the first output of the corresponding inductive energy storage device, the second terminals of which are connected to the load through the corresponding spark gap, and also to the first and second the conclusions of the main windings, the other conclusions of which are grounded, to the output of each unipolar current pulse generator is connected a chain of series-connected additional of the winding and the disconnector, the Hall sensor is located between the core and the transformer windings and connected with its output to the input of the control unit, the first output of which is connected to the control inputs of the first synchronous voltage pulse generator and the first unipolar current pulse generator, the second output of the control unit is connected to the control inputs of the second a synchronous voltage pulse generator and a second unipolar current pulse generator, the third and fourth outputs of the control unit are connected to control moves the first and second circuit breaker, and the fifth and sixth outputs of the control unit - with the igniter electrode of the first and second arrester.

Целесообразно, чтобы число витков основной обмотки по крайней мере на порядок превышало число витков дополнительной обмотки. It is advisable that the number of turns of the main winding is at least an order of magnitude greater than the number of turns of the additional winding.

Такое выполнение генератора импульсов на индуктивных накопителях позволяет при использовании в цепи дополнительных обмоток обычных контактных размыкателей с временами коммутации 10-3 сек повысить эффективность передачи энергии от индуктивных накопителей в нагрузку за счет импульсного изменения величины индуктивного сопротивления цепи основных обмоток трансформатора.This embodiment of the pulse generator on inductive drives allows using the additional windings of conventional contact breakers with switching times of 10 -3 sec in the circuit to increase the efficiency of energy transfer from inductive drives to the load due to the pulsed change in the inductive resistance of the circuit of the main transformer windings.

Действительно, при размыкании цепи дополнительной обмотки за счет тока, протекающего по соответствующей ей основной обмотке, происходит перемагничивание сердечника трансформатора (переход его из насыщенного состояния с индукцией магнитного поля, равной, например, B0, в насыщенное состояние, но с индукцией магнитного поля, равной (B0). В процессе перемагничивания сердечника индуктивность основной обмотки сначала скачкообразно увеличивается в μдн~ 104 раз, где μд - динамическая магнитная проницаемость материала 9 сердечника в ненасыщенном состоянии, а μн - магнитная проницаемость материала сердечника в насыщенном состоянии, а затем (в результате повторного намагничивания сердечника в другом направлении) индуктивность также быстро уменьшается до величины, определяемой μн. Таким образом, индуктивное сопротивление основной обмотки за время перемагничивания сердечника, равное (1-5)•106 сек? изменяется по закону, близкому к прямоугольному импульсу очень малой длительности, что приводит к повышению эффективности передачи энергии в нагрузку.Indeed, when the auxiliary winding circuit is opened due to the current flowing through the main winding corresponding to it, magnetization of the transformer core occurs (its transition from a saturated state with magnetic field induction, equal, for example, B 0 , to a saturated state, but with magnetic field induction, equal to (B 0 ). In the process of core magnetization reversal, the inductance of the main winding first increases stepwise in μ d / μ n ~ 10 4 times, where μ d is the dynamic magnetic permeability of the core material 9 in the unsaturation state, and μ n is the magnetic permeability of the core material in a saturated state, and then (as a result of re-magnetization of the core in the other direction), the inductance also rapidly decreases to a value determined by μ n . Thus, the inductance of the main winding during the magnetization reversal, equal to (1-5) • 10 6 sec? varies according to a law close to a rectangular pulse of very short duration, which leads to an increase in the efficiency of energy transfer to the load.

Введение блока управления и датчика Холла позволяет повысить частоту следования импульсов за счет возможности подачи токов в основную и дополнительную обмотки одной пары в момент времени, когда переходной процесс в основной обмотке другой пары еще не закончился. Иными словами, к моменту установления режима холостого хода в цепи одного индуктивного накопителя энергии накачка второго индуктивного накопителя энергии уже закончилась. The introduction of a control unit and a Hall sensor makes it possible to increase the pulse repetition rate due to the possibility of supplying currents to the main and additional windings of one pair at a time when the transient process in the main winding of the other pair has not yet ended. In other words, by the time the idle mode was established in the circuit of one inductive energy storage, the pumping of the second inductive energy storage was already over.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предложенного генератора; на фиг. 2 - временные зависимости выходных напряжений и токов. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed generator; in FIG. 2 - time dependences of output voltages and currents.

Генератор импульсов на индуктивных накопителях энергии содержит первый синхронный генератор 1 импульсов напряжения, первый индуктивный накопитель 2 энергии, первый разрядник 3, нагрузку 4, второй разрядник 5, второй индуктивный накопитель 6 энергии, второй синхронный генератор 7 импульсов напряжения (идентичные соответственно генератору 1 и накопителю 2), трансформатор 8 с сердечником из материала с узкой прямоугольной петлей намагничивания, с двумя основными обмотками 9 и 9' и с двумя дополнительными обмотками 10 и 10', первый 11 и второй 12 размыкатели, первый 13 и второй 14 униполярные генераторы импульсов тока, датчик 15 Холла и блок 16 управления. Датчик 15 Холла устанавливается между обмотками трансформатора 8 и его сердечником. The pulse generator on inductive energy storage contains the first synchronous voltage pulse generator 1, the first inductive energy storage 2, the first spark gap 3, the load 4, the second spark gap 5, the second inductive energy storage 6, the second synchronous voltage pulse generator 7 (identical to the generator 1 and the storage respectively 2), transformer 8 with a core of material with a narrow rectangular magnetization loop, with two main windings 9 and 9 'and with two additional windings 10 and 10', the first 11 and second 12 are blurred Katels, first 13 and second 14 unipolar current pulse generators, Hall sensor 15 and control unit 16. Hall sensor 15 is installed between the windings of the transformer 8 and its core.

Незаземленный вывод синхронного генератора 1 импульсов напряжения соединен с первым выводом индуктивного накопителя 2 энергии, второй вывод которого через разрядник 3 соединен с нагрузкой 4, а также с первым выводом основной обмотки 9 трансформатора 8, второй вывод которой заземлен. Аналогично незаземленный вывод синхронного генератора 7 импульсов напряжения соединен с первым выводом индуктивного накопителя 6, второй вывод которого через разрядник 5 соединен с нагрузкой 4, а также со вторым выводом основной обмотки 9 трансформатора 8, первый вывод которой заземлен. Нагрузка 4 может быть либо общей для обоих индуктивных накопителей 2 и 6 энергии, либо отдельной для каждого накопителя (на чертеже показано пунктиром). The non-earthed terminal of the synchronous voltage pulse generator 1 is connected to the first terminal of the inductive energy storage 2, the second terminal of which is connected to the load 4 through the arrester 3, and also to the first terminal of the main winding 9 of the transformer 8, the second terminal of which is grounded. Similarly, the ungrounded terminal of the synchronous voltage pulse generator 7 is connected to the first terminal of the inductive storage 6, the second terminal of which is connected to the load 4 through the arrester 5, and also to the second terminal of the main winding 9 of the transformer 8, the first terminal of which is grounded. The load 4 can be either common for both inductive energy storage devices 2 and 6, or separate for each storage device (shown in phantom in the drawing).

К выходу первого униполярного генератора 13 импульсов тока подсоединены последовательно соединенные размыкатель 11 и дополнительная обмотка 10, при этом ее первый вывод заземлен. Аналогично к выходу второго униполярного генератора импульсов тока 14 подсоединены последовательно соединенные размыкатель 12 и дополнительная обмотка 10', второй вывод которой заземлен. To the output of the first unipolar generator 13 current pulses connected in series connected disconnector 11 and an additional winding 10, while its first output is grounded. Similarly, the output of the second unipolar current pulse generator 14 is connected in series with a disconnector 12 and an additional winding 10 ', the second terminal of which is grounded.

Информационный выход датчика 15 Холла подключен к входу блока 16 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора 1 и генератора 13, второй выход - с управляющим входом генератора 7 и генератора 14, третий и четвертый выходы - соответственно с управляющими входами размыкателей 11 и 12, а пятый и шестой выходы - с поджигающими электродами соответственно разрядников 3 и 5. The information output of the Hall sensor 15 is connected to the input of the control unit 16, the first output of which is connected to the control input of the generator 1 and generator 13, the second output is connected to the control input of the generator 7 and generator 14, the third and fourth outputs are respectively with the control inputs of the switches 11 and 12 , and the fifth and sixth outputs - with ignition electrodes of arresters 3 and 5, respectively.

На фиг. 2 используются следующие обозначения: U1 и U13 - выходной сигнал соответственно генератора 1 и 13, I9, I9', I10, I10', - токи в соответствующих обмотках 9, 9', 10 и 10' трансформатора 8; U7 и U14 - выходной сигнал соответственно генератора 7 и 14; Uн - напряжение на нагрузке 4; UХ - сигнал с датчика 15 Холла.In FIG. 2 the following notation is used: U 1 and U 13 - the output signal of the generator 1 and 13, I 9 , I 9 ' , I 10 , I 10' , respectively - the currents in the corresponding windings 9, 9 ', 10 and 10' of the transformer 8; U 7 and U 14 - the output signal of the generator 7 and 14, respectively; U n - voltage at load 4; U X is the signal from Hall sensor 15.

Генератор импульсов на индуктивных накопителях энергии работает следующим образом. В начальный момент времени сердечник трансформатора 8 находится либо в ненасыщенным состоянии, либо в любом другом состоянии. В момент времени t0 (фиг.2) по команде "Пуск" на первом и третьем выходах блока управления формируются управляющие сигналы, которые поступают соответственно на управляющие входы генераторов 1 и 13 и запускают их, а также на управляющий вход размыкателя 11, переводя его в замкнутое состояние. В результате происходит нарастание тока I9(t) в обмотке 9 и тока T10(t) в обмотке 10 трансформатора 8. Параметры схемы, а также число витков W9 и W10 соответственно в обмотках 9 и 10 рассчитываются так, чтобы возрастание токов во встречно включенных обмотках 9 и 10 происходило по одному и тому же закону и выполнялось соотношение:
I9(t) • W9 - I10(t) • W10 = 0, (1)
при этом W9 > W10.
The pulse generator for inductive energy storage works as follows. At the initial time, the core of the transformer 8 is either in an unsaturated state or in any other state. At time t 0 (Fig. 2), according to the “Start” command, control signals are generated at the first and third outputs of the control unit, which are supplied to the control inputs of the generators 1 and 13, respectively, and trigger them, as well as to the control input of the isolator 11, translating it in a closed state. As a result, the current I 9 (t) in the winding 9 and the current T 10 (t) in the winding 10 of the transformer 8 increase. The circuit parameters, as well as the number of turns W 9 and W 10 in the windings 9 and 10, respectively, are calculated so that the increase in currents in the on-turn windings 9 and 10, the same law occurred and the ratio was satisfied:
I 9 (t) • W 9 - I 10 (t) • W 10 = 0, (1)
wherein W 9 > W 10 .

Длительность τo и амплитуда пусковых (первых) импульсов на выходах генераторов 1 и 13 меньше последующих рабочих импульсов (см.фиг. 2). По окончании первых импульсов (т.е. через интервал времени, равный τo, после команды "Пуск") на третьем выходе блока 16 управления формируется сигнал на размыкание размыкателя 11. Одновременно с пятого выхода блока 16 управления сигнал поступает на поджигающий электрод разрядника 3. В этот момент времени ток в обмотке 9 достигает пикового значения. При срабатывании размыкателя 11 ток в обмотке 10 трансформатора 8 быстро спадает до нуля, а сердечник намагничивается до насыщения за счет протекания тока по обмотке 9 трансформатора 8. Здесь следует отметить, что для исключения "очень сильного" намагничивания сердечника током, протекающим по обмотке 9, подается сигнал на поджигающий электрод разрядника 3. В результате в интервале времени, соответствующем нахождению сердечники трансформатора 8 в ненасыщенном состоянии, излишняя запасенная энергия выделяется в нагрузке (на фиг. 2 показано пунктирной кривой) через разрядник 3. При этом сигнал на выходе датчика 15 Холла сначала возрастает за счет намагничивания сердечника трансформатора 8, а затем уменьшается так же, как и ток в обмотке 9, по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой омическим сопротивлением шин обмотки 9 и индуктивного накопителя 2 энергии, а также приведенной индуктивностью рассматриваемой цепи. Таким образом, сигнал на выходе датчика 15 Холла соответствует величине напряженности магнитного поля в сердечнике трансформатора 8, а его знак - направлению магнитного поля. В блоке 16 управления выделяется сначала компонента сигнала с выхода датчика 15 Холла, для которой

Figure 00000002
Иными словами, дальнейшей обработке подвергается сигнал с датчика 15 Холла только в те интервалы времени, когда его значение по модулю уменьшается во времени. При достижении сигналом с датчика 15 Холла заданного значения на втором и четвертом выходах блока 16 управления формируются управляющие сигналы, которые поступают соответственно на управляющие входы соответственно генераторов 7, 14 и размыкателя 12. В результате на выходах генераторов 7 и 14 формируются импульсы соответственно напряжения и тока с длительностью τ1> τo (рабочие импульсы) и большей амплитуды, чем у пусковых. При этом параметры схемы, а также число витков W9' и W10' соответственно в обмотках 9' и 10' рассчитываются так, чтобы возрастание токов во встречно включенных обмотках 9' и 10' происходило по одному и тому же закону и выполнялось соотношение:
I9'(t) • W9' - I10'(t) • W10' = 0 (2)
аналогичное (1), при этом W9' = W9 и W10' = W10.The duration τ o and the amplitude of the starting (first) pulses at the outputs of the generators 1 and 13 are less than the subsequent working pulses (see figure 2). At the end of the first pulses (that is, after a time interval equal to τ o after the Start command), a signal is generated at the third output of the control unit 16 to open the circuit breaker 11. At the same time, from the fifth output of the control unit 16, the signal is supplied to the ignition electrode of the arrester 3 At this point in time, the current in the winding 9 reaches a peak value. When the circuit breaker 11 is activated, the current in the winding 10 of the transformer 8 quickly drops to zero, and the core is magnetized to saturation due to the current flowing through the winding 9 of the transformer 8. Here it should be noted that to exclude the "very strong" magnetization of the core by the current flowing through the winding 9, a signal is supplied to the ignition electrode of the arrester 3. As a result, in the time interval corresponding to the transformer 8 cores being in an unsaturated state, excess stored energy is released in the load (Fig. 2 shows dashed curve) through the arrester 3. In this case, the signal at the output of the Hall sensor 15 first increases due to the magnetization of the core of the transformer 8, and then decreases in the same way as the current in the winding 9, according to the exponential law with a time constant determined by the ohmic resistance of the busbars 9 and inductive energy storage 2, as well as the reduced inductance of the circuit in question. Thus, the signal at the output of the Hall sensor 15 corresponds to the magnitude of the magnetic field in the core of the transformer 8, and its sign corresponds to the direction of the magnetic field. In the control unit 16, the signal component is first allocated from the output of the Hall sensor 15, for which
Figure 00000002
In other words, the signal from the Hall sensor 15 is subjected to further processing only at those time intervals when its value modulo decreases in time. When the signal from the Hall sensor 15 reaches a predetermined value, control signals are generated at the second and fourth outputs of the control unit 16, which are respectively transmitted to the control inputs of the generators 7, 14 and the disconnector 12, respectively. As a result, voltage and current pulses are generated at the outputs of the generators 7 and 14 with a duration of τ 1 > τ o (working pulses) and a larger amplitude than the starting ones. In this case, the circuit parameters, as well as the number of turns W 9 ' and W 10', respectively, in the windings 9 'and 10' are calculated so that the increase in currents in the on-off windings 9 'and 10' occurs according to the same law and the ratio is satisfied:
I 9 ' (t) • W 9' - I 10 ' (t) • W 10' = 0 (2)
similar to (1), with W 9 ′ = W 9 and W 10 ′ = W 10 .

В результате в обмотках 9 и 10 не будет наводиться ЭДС взаимоиндукции, а состояние сердечника трансформатора 8 будет определяться только затухающим током в обмотке 9. При спадании тока в обмотке 9 до нуля напряженность магнитного поля также уменьшится до нуля, а сигнал с выхода датчика 15 Холла также станет равным нулю. В момент достижения сигналом на выходе датчика 15 Холла нулевого значения на четвертом и шестом выходах блока 16 управления формируются сигналы на срабатывание размыкателя 12 и поджиг разрядника 5. При срабатывании размыкателя 12 ток в обмотке 10' трансформатора быстро спадает до нуля. В результате намагниченность сердечника трансформатора 8 будет определяться током, протекающим по обмотке 9'. Поскольку направление напряженности магнитного поля, создаваемого током в обмотке 9', имеет противоположное направление напряженности магнитного поля, создаваемого током в обмотке 9, то сердечник перемагничивается под действием тока, протекающего по обмотке 9'. При этом в момент достижения излома кривой намагничивания сердечник выходит из состояния насыщения, а индуктивность обмотки 9' возрастает в μдн, где μд= 105 - динамическая магнитная проницаемость сердечника в ненасыщенном состоянии, а μн= 2-7 - магнитная проницаемость сердечника в насыщенном состоянии.As a result, mutual induction EMF will not be induced in windings 9 and 10, and the core state of transformer 8 will be determined only by the damping current in winding 9. When the current in winding 9 drops to zero, the magnetic field will also decrease to zero, and the signal from the output of Hall sensor 15 also becomes equal to zero. When the signal at the output of the Hall sensor 15 reaches zero at the fourth and sixth outputs of the control unit 16, signals are generated for the operation of the circuit breaker 12 and ignition of the arrester 5. When the circuit breaker 12 is activated, the current in the transformer winding 10 'quickly drops to zero. As a result, the magnetization of the core of the transformer 8 will be determined by the current flowing through the winding 9 '. Since the direction of the magnetic field generated by the current in the winding 9 'has the opposite direction of the magnetic field created by the current in the winding 9, the core is magnetized by the current flowing through the winding 9'. At the same time, when the magnetization curve breaks, the core goes out of saturation, and the winding inductance 9 'increases in μ d / μ n , where μ d = 10 5 is the dynamic magnetic permeability of the core in an unsaturated state, and μ n = 2-7 - magnetic permeability of the core in a saturated state.

Изменение индуктивного сопротивления в цепи генератора 7 во время перемагничивания сердечника приводит к возникновению скачка потенциала в точке соединения элементов 6, 9 и 5 между собой. В результате происходит пробой разрядника 5, поскольку на его поджигающий электрод подан сигнал, и переключение тока накачки индуктивного накопителя 6 на нагрузку 4. Здесь необходимо отметить, что скачок разности потенциалов на обмотке 9' не вызовет дуги в размыкателе 12, поскольку число витков в обмотке 9' (в предпочтительном варианте) на порядок больше числа витков в обмотке 10'. Кроме того, не произойдет пробоя и разрядника 3, так как на его поджигающий электрод не подан сигнал. The change in inductance in the circuit of the generator 7 during the magnetization reversal of the core leads to a potential jump at the junction of the elements 6, 9 and 5 with each other. The result is a breakdown of the spark gap 5, since a signal is supplied to its ignition electrode, and the pump current of the inductive storage 6 is switched to load 4. Here it should be noted that a jump in the potential difference on the winding 9 'will not cause an arc in the disconnector 12, since the number of turns in the winding 9 '(in the preferred embodiment) is an order of magnitude greater than the number of turns in the winding 10'. In addition, there will be no breakdown and spark gap 3, since no signal is supplied to its ignition electrode.

После достижения напряженностью магнитного поля значения, соответствующего излому кривой намагничивания сердечника при другом направлении намагниченности, индуктивность обмотки 9' вновь уменьшится до прежней величины, соответствующей магнитной проницаемости сердечника - μн, при этом сигнал на выходе датчика 15 Холла будет иметь противоположный знак.After the magnetic field strength reaches the value corresponding to the fracture of the magnetization curve of the core in the other direction of magnetization, the inductance of the winding 9 'will again decrease to the previous value corresponding to the magnetic permeability of the core - μ n , while the signal at the output of the Hall sensor 15 will have the opposite sign.

Далее, аналогично описанному выше, при заданном значении убывающего во времени модуля выходного сигнала с датчика 15 Холла формируются управляющие сигналы на первом и третьем выходах блока 16 управления. В результате на выходах генераторов 1 и 13 формируются соответственно импульс напряжения с длительностью τ1 и импульс тока той же длительности, а, кроме того, обмотка 10 трансформатора 8 подключается к генератору 13. Поскольку при этом выполняется условие (1), то состояние сердечника определяется лишь величиной тока в обмотке 9'. В момент достижения сигналом на выходе датчика 15 Холла нулевого значения на третьем выходе блока 16 управления формируется сигнал на срабатывание размыкателя 11, а на пятом выходе - сигнал, поступающий на поджигающий электрод разрядника 3. При срабатывании размыкателя 11 ток в обмотке 10 быстро спадает до нуля, а намагниченность сердечника трансформатора будет уже определяться током, протекающим по обмотке 9. При перемагничивании сердечника (поскольку токи в обмотках 9 и 9' имеют противоположное направление) происходит увеличение индуктивного сопротивления в цепи генератора 1, пробой разрядника 3 (т.к. на его поджигающем электроде сигнал не равен нулю), а следовательно, переключение тока накачки индуктивного накопителя 2 энергии на нагрузку 4.Further, similar to that described above, at a given value of the output signal decreasing in time from the Hall sensor 15, control signals are generated at the first and third outputs of the control unit 16. As a result, a voltage pulse with a duration of τ 1 and a current pulse of the same duration are generated at the outputs of the generators 1 and 13, and, in addition, the winding 10 of the transformer 8 is connected to the generator 13. Since condition (1) is fulfilled, the state of the core is determined only the magnitude of the current in the winding 9 '. When the signal at the output of the Hall sensor 15 reaches a zero value, a signal is generated at the third output of the control unit 16 to activate the circuit breaker 11, and at the fifth output, a signal is supplied to the ignition electrode of the arrester 3. When the circuit breaker 11 is activated, the current in the winding 10 quickly drops to zero , and the magnetization of the core of the transformer will already be determined by the current flowing through the winding 9. During magnetization reversal of the core (since the currents in the windings 9 and 9 'have the opposite direction), the inductive resistance in the circuit of the generator 1, the breakdown of the spark gap 3 (because the signal on its ignition electrode is not equal to zero), and therefore, the switching current of the pump current of the inductive energy storage 2 to the load 4.

Claims (2)

1. Генератор импульсов на индуктивных накопителях энергии, содержащий два индуктивных накопителя энергии, два размыкателя, разрядник и нагрузку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит два одинаковых синхронных генератора импульсов напряжения, два одинаковых униполярных генератора импульсов тока, второй разрядник, блок управления, датчик Холла и трансформатор, выполненный в виде размещенных на сердечнике из материала с узкой петлей намагничивания двух пар встречно включенных обмоток, при этом обмотка каждой пары, имеющая больше число витков, является основной, а другая - дополнительной, незаземленный вывод каждого синхронного генератора импульсов напряжения соединен с первым выводом соответствующего индуктивного накопителя энергии, вторые выводы которых соединены с нагрузкой через соответствующий разрядник, а также соответственно с первым и вторым выводами основных обмоток, другие выводы которых заземлены, к выходу каждого униполярного генератора импульсов тока подключена цепочка из последовательно соединенных дополнительной обмотки и размыкателя, датчик Холла размещен между сердечником и обмотками трансформатора и соединен своим выходом с входом блока управления, первый вывод которого соединен с управляющими входами первого синхронного генератора импульсов напряжения и первого униполярного генератора импульсов тока, второй вывод блока управления соединен с управляющими входами второго синхронного генератора импульсов напряжения и второго униполярного генератора импульсов тока, третий к четвертый выходы блока управления соединены с управляющими входами соответственно первого и второго размыкателя, а пятый и шестой выходы блока управления - с поджигающим электродом соответственно первого и второго разрядника. 1. The pulse generator on inductive energy storage, containing two inductive energy storage, two breakers, a spark gap and a load, characterized in that it further comprises two identical synchronous voltage pulse generators, two identical unipolar current pulse generators, a second spark gap, a control unit, a sensor A hall and a transformer made in the form of two pairs of counter-connected windings placed on the core of a material with a narrow magnetization loop, while the winding of each pair, having a large e number of turns, is the main one, and the other is the additional, non-earthed terminal of each synchronous voltage pulse generator is connected to the first terminal of the corresponding inductive energy storage device, the second terminals of which are connected to the load through the corresponding arrester, as well as to the first and second terminals of the main windings, others the conclusions of which are grounded, to the output of each unipolar current pulse generator is connected a chain of series-connected additional windings and a disconnector, a sensor Hall IR is located between the core and the transformer windings and connected to the control unit input by its output, the first output of which is connected to the control inputs of the first synchronous voltage pulse generator and the first unipolar current pulse generator, the second output of the control unit is connected to the control inputs of the second synchronous voltage pulse generator and the second unipolar current pulse generator, the third to fourth outputs of the control unit are connected to the control inputs, respectively, of the first and a second circuit breaker, and the fifth and sixth outputs of the control unit with a firing electrode of the first and second spark gap, respectively. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что число витков основной обмотки по крайней мере на порядок превышает число витков дополнительной обмотки. 2. The generator according to claim 1, characterized in that the number of turns of the main winding is at least an order of magnitude greater than the number of turns of the additional winding.
RU98113115A 1998-07-03 1998-07-03 Pulse generator using inductance power accumulators RU2138904C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98113115A RU2138904C1 (en) 1998-07-03 1998-07-03 Pulse generator using inductance power accumulators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98113115A RU2138904C1 (en) 1998-07-03 1998-07-03 Pulse generator using inductance power accumulators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2138904C1 true RU2138904C1 (en) 1999-09-27

Family

ID=20208183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98113115A RU2138904C1 (en) 1998-07-03 1998-07-03 Pulse generator using inductance power accumulators

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2138904C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546068C1 (en) * 2014-02-19 2015-04-10 Олег Георгиевич Егоров Pulse generator built around power inductive accumulator with transformer coupling

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546068C1 (en) * 2014-02-19 2015-04-10 Олег Георгиевич Егоров Pulse generator built around power inductive accumulator with transformer coupling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1319169C (en) Electrical excitation circuit for gas lasers
SU1536467A1 (en) Device for arc quenching in gas-discharge device
DE3379527D1 (en) Excitation system for the generation of a fast, pulsed, high tension discharge, in particular for a high performance laser
RU2138904C1 (en) Pulse generator using inductance power accumulators
CN113691239A (en) Magnetic switch pulse generator for electric pulse rock breaking
RU2459395C1 (en) Linear induction accelerator
RU2143172C1 (en) Pulse generator using inductance power accumulator
JPS62108588A (en) Charge and discharge device
WO1987002517A1 (en) Electrical excitation circuit for gas lasers
JPH02275687A (en) Power source circuit for pulse laser, apparatus therefor and power supplying method
RU2214038C2 (en) Nanosecond-length high-voltage pulse shaper
RU2306574C1 (en) Device for testing switching capacity of high voltage switches
RU2226022C1 (en) Nanosecond pulse generator for exciting metal-atom terminated lasers
RU2583039C2 (en) Linear induction accelerator
RU2131635C1 (en) Method for arc-less commutation of excitation current of inductance power accumulator to load
SU650196A1 (en) Device for extinguishing electric machine field
RU2038684C1 (en) Off-line inverter
RU2011493C1 (en) Method and device for producing electric arc
SU1647469A1 (en) Device for testing heavy-duty transformers under short-circuit conditions
RU2207713C1 (en) Output stage of continuous action transmitter in family of four devices
Tommasini et al. High current, high voltage pulser for the Elettra kicker magnets
RU2087070C1 (en) Switching device
RU2038685C1 (en) Inverter
RU2038686C1 (en) Voltage inverter
SU760416A1 (en) Klystron protection device