RU2138905C1 - Heavy-pulse generator - Google Patents
Heavy-pulse generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2138905C1 RU2138905C1 RU96124719A RU96124719A RU2138905C1 RU 2138905 C1 RU2138905 C1 RU 2138905C1 RU 96124719 A RU96124719 A RU 96124719A RU 96124719 A RU96124719 A RU 96124719A RU 2138905 C1 RU2138905 C1 RU 2138905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistor
- diode
- output
- base
- cathode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к генераторам импульсов, и может быть использовано в источниках питания лазерной техники, медицинских приборов и энергетике, преимущественно для преобразования напряжения сети переменного тока в одиночные импульсы с рабочей частотой, кратной частоте сети. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to pulse generators, and can be used in power supplies of laser technology, medical devices and energy, mainly for converting AC voltage to single pulses with an operating frequency that is a multiple of the network frequency.
Генератор обеспечивает мощные импульсы в нагрузке с частотой fраб.= 2fсети/N, где N - целое число, например от 1 до 10, и используется для возбуждения магнитострикционного вибратора в диапазоне ультразвуковых колебаний.The generator provides powerful pulses in the load with a frequency f slave. = 2f network / N, where N is an integer, for example from 1 to 10, and is used to excite a magnetostrictive vibrator in the range of ultrasonic vibrations.
Известен ультразвуковой импульсный генератор по А.с. СССР N 575144, В 06 В 1/08, 1977, БИ N 37 [1], содержащий выпрямительный мост, ограничительный резистор, включенный перед выпрямительным мостом в один из сетевых проводов, коммутатор на тиристоре, анод которого подсоединен к плюсу выпрямительного моста, а катод к минусу выпрямительного моста, параллельную коммутирующему тиристору цепь, состоящую из последовательно соединенных накопительной емкости и обмотки вибратора, формирователь управляющих импульсов, выполненный на трансформаторе, динисторе, конденсаторе и резисторе таким образом, что один из выводов первичной обмотки трансформатора соединен с анодами динистора и тиристора, другой вывод первичной обмотки трансформатора подсоединен через управляющий динистором конденсатор к общей точке катода динистора с одним из выводов резистора, второй вывод которого подключен к минусу выпрямительного моста, а вторая обмотка трансформатора подключена параллельно переходу "управляющий электрод - катод" коммутирующего тиристора. Known ultrasonic pulse generator according to A.S. USSR N 575144, 06
Основными недостатками вышеуказанного генератора являются:
- наличие режима короткого замыкания выпрямительного моста и возникновение по этой причине экстратоков в силовых цепях при открытом коммутирующем тиристоре, что предъявляет завышенные требования к элементам выпрямительного моста, а на примененном для снижения экстратоков ограничительном резисторе происходит бесполезное рассеивание мощности, снижающее КПД, надежность, ресурс и мощность генератора при прочих равных условиях;
- произвольное формирование момента включения коммутирующего тиристора /в пределах 90-180 эл. град./, что приводит /при приближении момента включения коммутирующего тиристора к амплитудному значению напряжения сети/ к увеличению рабочего энергопотребления, возникновению недопустимого уровня индустриальных и радиопомех, а также к выходу из строя генераторов, подключенных к одному фидеру сети /в непосредственной близости друг от друга/ из-за значительных искажений формы сетевого напряжения, приводящих к дезорганизации работы формирователя управляющих импульсов, что приводит к ограничению обеспечения безопасных режимов работы в эксплуатации.The main disadvantages of the above generator are:
- the presence of a short circuit mode of the rectifier bridge and the occurrence of extra currents in the power circuits when the switching thyristor is open, which imposes high requirements on the elements of the rectifier bridge, and the limiting resistor used to reduce the extra currents causes useless power dissipation, which reduces efficiency, reliability, life and generator power ceteris paribus;
- arbitrary formation of the moment of switching on the switching thyristor / within 90-180 e. city /, which leads / when approaching the moment of switching on the switching thyristor to the amplitude value of the mains voltage / to increase the working energy consumption, the occurrence of an unacceptable level of industrial and radio interference, as well as the failure of generators connected to the same feeder network / in close proximity to each other friend / due to significant distortions in the shape of the mains voltage, leading to disorganization of the operation of the shaper of the control pulses, which leads to a limitation of the provision of safe operating modes in operation.
Известен также ультразвуковой импульсный генератор по А. с. S.U. N 1755941 А2, В 06 В 1/08, 1992, БИ N 31 [2], в котором параллельно динистору включен во встречном направлении диод, позволяющий сузить разброс момента формирования импульса включения коммутирующего тиристора за счет сокращения времени перезаряда емкости управляющего конденсатора формирователя управляющих импульсов, что позволило незначительно снизить среднее потребление мощности, но не исключило основных недостатков [1]. Also known is an ultrasonic pulse generator according to A. s. S.U. N 1755941 A2, 06
Известен также более совершенный ультразвуковой импульсный генератор по Пат. РФ RU N 2016668 С1, В 06 В 1/08, 1994, БИ N 14 [3], в котором для снижения потребляемой мощности ограничительный резистор выполнен с прямой нелинейной зависимостью от тока, что также не освобождает его от основных недостатков, присущих аналогу [1]. Also known is a more advanced ultrasonic pulsed generator according to Pat. RF RU N 2016668 C1, 06
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа изобретения является ультразвуковой импульсный генератор [1]. Как показано выше, в известном генераторе не предусматривается точное управление моментом включения коммутирующего тиристора, в результате чего генератор в силовой части схемы имеет высокое потребление, усугубляемое наличием режима короткого замыкания выпрямительного моста и как следствие
- низкие надежность, безопасность и ресурс генератора, а из-за отсутствия начальных условий в схеме формирователя управляющих импульсов при формировании момента включения коммутирующего тиристора, изделие укомплектованное таким генератором, имеет дополнительно следующие недостатки:
- высокий уровень индустриальных и радиопомех;
- нестабильная работа при снижении напряжения сети;
- невозможность организации экономичных /дежурных/ режимов работы в эксплуатации.The closest analogue adopted as a prototype of the invention is an ultrasonic pulse generator [1]. As shown above, the known generator does not provide for precise control of the moment of switching on the switching thyristor, as a result of which the generator in the power part of the circuit has high consumption, exacerbated by the presence of a short circuit rectifier bridge and, as a result
- low reliability, safety and resource of the generator, and due to the lack of initial conditions in the driver circuit of the control pulses when forming the switching moment of the switching thyristor, the product equipped with such a generator has the following additional disadvantages:
- high level of industrial and radio interference;
- unstable operation while reducing the network voltage;
- the impossibility of organizing economical / duty / operating modes in operation.
Целью предлагаемого изобретения является:
- снижение потребляемой мощности за счет повышения КПД;
- увеличение надежности и ресурса работы изделия;
- снижение всех видов помех /в том числе индустриальных и радиопомех/;
- расширение рабочего диапазона по напряжению сети;
- обеспечение экономичных /дежурных/ режимов работы в эксплуатации.The aim of the invention is:
- reduction of power consumption by increasing efficiency;
- increase the reliability and resource of the product;
- reduction of all types of interference / including industrial and radio interference /;
- extension of the operating range for voltage;
- ensuring economical / duty / operating modes in operation.
Сущность изобретения заключается в том, что для достижения поставленной цели в ультразвуковом импульсном генераторе, содержащем выпрямительный мост, ограничительный резистор, включенный перед выпрямительным мостом в один из сетевых проводов, коммутатор на тиристоре, анод которого подсоединен к плюсу выпрямительного моста, а катод к минусу выпрямительного моста, параллельную коммутирующему тиристору цепь, состоящую из последовательно соединенных накопительной емкости и обмотки вибратора, формирователь управляющих импульсов, выполненный на трансформаторе, динисторе, конденсаторе и резисторе с подключенной вторичной обмоткой трансформатора к переходу "управляющий электрод-катод" коммутирующего тиристора - применен двухбазовый диод в качестве порогового элемента формирователя управляющих импульсов, а алгоритм управления коммутирующим тиристором задается с учетом начальных условий путем сравнения на двух электродах двухбазового диода пороговых напряжений таким образом, что на базу 2 подаются синхронизирующие тактовые импульсы, получаемые путем сравнения напряжений цепи стабилизации скорости нарастания порогового напряжения и цепи стабилизации величины порогового напряжения с последующим выделением отрицательных вершин трапецеидального напряжения, соответствующих моментам перемены знака сетевого напряжения, т.е. нулевым значениям его модуля, а на эмиттер, подключенный к общей точке управляющего конденсатора, величина напряжения полного заряда которого выбрана из условия исключения срабатывания двухбазового диода при отсутствии тактового импульса на базе 2, с одним из резисторов, коммутируемых задающим переключателем, определяющим количество пропускаемых тактов, формируется последовательность интегрированных напряжений, задающих таким образом рабочую частоту fраб.. При выполнении условий срабатывания двухбазового диода, на резисторе, соединенном с его базой 1, в момент строго определенный приходом на базу тактового импульса, при условии накопления на управляющем конденсаторе достаточного напряжения, приложенного к эмиттеру, формируется управляющий импульс, который открывает коммутирующий тиристор и энергия, запасенная в накопительной емкости, превращается в работу исполнительного органа вибратора через его обмотку, включенную в колебательный контур генератора. Ограничительный резистор, выполненный в виде индуктивности с низкой добротностью, включен между плюсом выпрямителя и анодом разделительного диода и предназначен для защиты выпрямительного моста и питающей сети только от кратковременных выбросов тока, возникающих при перезаряде накопительной емкости и работе колебательного контура, поэтому величина его омического сопротивления примерно на порядок меньше, чем в прототипе, что обеспечивает более высокую скорость заряда накопительной емкости и уменьшает потери при накоплении заряда, а реактивная составляющая, защищающая сетевые цепи от проникновения высоких гармоник, образующихся при возбуждении колебательного контура, не влияет на потребление мощности из сети. Для исключения повреждения схемы генератора при выходе из строя обмотки вибратора, или при ее ремонте, колебательный контур соединяется так, чтобы обмотка вибратора и один из выводов накопительной емкости были включены между анодом коммутирующего тиристора и плюсовой шиной питания со стороны катода разделительного диода, анод которого соединен с общей точкой токового резистора цепи стабилизации скорости нарастания порогового напряжения и ограничительного резистора, а минусовая шина выпрямительного моста, второй вывод накопительной емкости и катод коммутирующего тиристора образуют общую точку для элементов формирователя управляющих импульсов. Начальные условия, создаваемые цепями стабилизации, и двухстороннее управление двухбазовым диодом обеспечивают точное формирование момента включения коммутирующего тиристора при нулевых значениях модуля сетевого напряжения, позволяют устранить влияние изменения сетевого напряжения на работу генератора в пределах до 45% его амплитудного значения, исключить режим короткого замыкания выпрямительного моста и генерацию любого вида помех, обеспечить снижение потребляемой из сети мощности и бесполезной мощности, рассеиваемой на ограничительном резисторе, повысить полезную мощность, приложенную к обмотке вибратора, а введение в схему генератора задающего переключателя и ряда коммутируемых им резисторов, позволяет организовывать экономичные /дежурные/ режимы работы в эксплуатации.The essence of the invention lies in the fact that to achieve the goal in an ultrasonic pulse generator containing a rectifier bridge, a limiting resistor connected in front of the rectifier bridge in one of the network wires, a thyristor switch, the anode of which is connected to the plus of the rectifier bridge, and the cathode to the minus of the rectifier a bridge parallel to the switching thyristor, a circuit consisting of a series-connected storage capacitance and a vibrator winding, a control pulse shaper, made data on a transformer, dinistor, capacitor and resistor with a secondary transformer winding connected to the control electrode-cathode junction of the switching thyristor - a two-base diode is used as a threshold element of the control pulse shaper, and the switching thyristor control algorithm is set taking into account the initial conditions by comparison on two electrodes of a two-base threshold voltage diode in such a way that synchronizing clock pulses, obtained by comparing the voltage, are applied to base 2 of the stabilization circuit of the threshold voltage rise rate and the stabilization circuit of the threshold voltage value with subsequent selection of negative vertices of the trapezoidal voltage corresponding to the moments of sign reversal of the mains voltage, i.e. to zero values of its module, and to an emitter connected to a common point of the control capacitor, the value of the full charge voltage of which is selected from the condition for excluding the operation of a two-base diode in the absence of a clock pulse on base 2, with one of the resistors switched by a master switch that determines the number of cycles to be skipped, a sequence of integrated voltages is formed, thus setting the operating frequency f slave. . When the conditions for the operation of a two-base diode are met, on a resistor connected to its
Схема электрическая генератора, поясняющая взаимодействие элементов и характеризующая существенные признаки изобретения приведена на чертеже, представляющем конкретный пример исполнения предлагаемого изобретения. A diagram of an electric generator explaining the interaction of elements and characterizing the essential features of the invention is shown in the drawing, which represents a specific embodiment of the invention.
Представленный на чертеже генератор для формирования мощных импульсов - подключен к сети переменного напряжения 1, содержит выпрямительный мост 2, ограничительный резистор, соединенный одним из выводов с плюсом выпрямительного моста 2, формирователь управляющих импульсов, содержащий последовательно соединенные управляющий конденсатор 13 и частотозадающий резистор 9, колебательный контур, состоящий из последовательно соединенных обмотки вибратора 21 с анодом тиристора 20 и включенной параллельно цепи 20, 21 накопительной емкости 19, причем общая точка катода тиристора и накопительной емкости, соединенные с минусом выпрямительного моста 2, образуют общую шину, относительно которой работает формирователь управляющих импульсов. Кроме того, генератор содержит разделительный диод 12 и относящиеся к формирователю управляющих импульсов цепи:
- двухбазовый диод 14, база 1 которого подключена к управляющему электроду коммутирующего тиристора 20 и выводу согласующего резистора 15, соединенного вторым выводом с общей шиной;
- цепь стабилизации скорости нарастания порогового напряжения, состоящая из токозадающего резистора 5, подключенного одним выводом к общей точке ограничительного резистора 3 и аноду защитного диода 12, а другим выводом соединенного с базой 2 двухбазового диода 14, катодом стабилитрона 4, соединенного с общей шиной и делителем относительно общей шины 6, 7, к средней точке которого через задающий частоту переключатель 8 подсоединены выводы резисторов 10, 11, определяющих количество пропускаемых тактов, а другие их выводы составляют общую точку с эмиттером двухбазового диода 14 и управляющим конденсатором 13, другой вывод которого подключен к общей шине;
- цепь стабилизации величины порогового напряжения, состоящая из токозадающего резистора 17, подключенного одним из выводов к катоду разделительного диода 12, защищающего тактовые импульсы по плюсовой шине от стирания потенциалом, накапливающимся на накопительной емкости 19, а другим выводом, подключенным к катоду стабилитрона 18, анод которого подключен к общей шине, а к общей точке резистора 17 с катодом стабилитрона 18 подсоединен суммирующий резистор 16, другой вывод которого соединен с базой 2 двухбазового диода 14.The generator for generating powerful pulses shown in the drawing — is connected to an
- a two-base diode 14, the
- a stabilization circuit for the rate of rise of the threshold voltage, consisting of a lead-in
- stabilization circuit of the threshold voltage value, consisting of a current-sensing resistor 17 connected to one of the terminals of the cathode of the diode 12, which protects the clock pulses on the plus bus from being erased by the potential accumulating on the storage capacitor 19, and the other terminal connected to the cathode of the zener diode 18, the anode which is connected to a common bus, and a summing resistor 16 is connected to a common point of the resistor 17 with the cathode of the zener diode 18, the other terminal of which is connected to the base 2 of the two-base diode 14.
Генератор работает следующим образом. Выпрямленное мостом 2 напряжение, через ограничительный резистор запитывает с периодичностью 1/2fсети обе цепи стабилизации формирователя управляющих импульсов и накопительную емкость 19 колебательного контура. На катоде стабилитрона 4 цепи стабилизации скорости нарастания порогового напряжения выделяются в моменты перехода через ноль сетевого напряжения отрицательные вершины трапецеидальной последовательности, которые используются в качестве тактовых импульсов для создания начальных условий работы формирователя, а следовательно, и схемы генератора. На катоде стабилитрона 18 цепи стабилизации величины порогового напряжения /независимо от изменения модуля сетевого напряжения/ формируется потенциал смещения порога, который после суммирования на резисторе 16 с тактовыми импульсами, прикладывается к базе 2 двухбазового диода 14 в качестве заданного порога срабатывания формирователя управляющих импульсов. На управляющем конденсаторе 13 за время, определяемое величиной сопротивления, выбранного задающим переключателем 8, резистора 9, 10 или 11, формируется управляющее напряжение, которое прикладывается к эмиттеру двухбазового диода 14 для сравнения с напряжением заданного по базе 2 порога. При выполнении условий срабатывания, определяемых параметрами двухбазового диода, на согласующем резисторе 15 формируются управляющие включением тиристора 20 импульсы с рабочей частотой, зависящей от выбранного резистора. При включении коммутирующего тиристора 20 энергия, накапливаемая емкостью 19 в течение четверти периода в каждой полуволне сетевого напряжения, превращается в работу исполнительного органа вибратора через его обмотку 21, обнуляя при этом накопительную емкость 19.The generator operates as follows. The voltage rectified by the bridge 2, through the limiting resistor, feeds with a frequency of 1 / 2f of the network both stabilization circuits of the control pulse generator and the storage capacitance 19 of the oscillating circuit. At the cathode of the
Испытания генератора в составе противонакипного аппарата УПА-1, использующего схемное решение прототипа, показали превосходство предлагаемого изобретения /шифр УПА-2/ по параметрам, представленным в таблице (см. в конце описания). Tests of the generator as part of the UPA-1 anti-scale apparatus, using the prototype circuitry, showed the superiority of the present invention / UPA-2 code / in terms of the parameters presented in the table (see the end of the description).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96124719A RU2138905C1 (en) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | Heavy-pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96124719A RU2138905C1 (en) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | Heavy-pulse generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96124719A RU96124719A (en) | 1999-03-10 |
RU2138905C1 true RU2138905C1 (en) | 1999-09-27 |
Family
ID=20188740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96124719A RU2138905C1 (en) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | Heavy-pulse generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2138905C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712098C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-01-24 | Евгений Леонидович Пущин | Shaper of powerful nanosecond pulses with avalanche switching |
-
1996
- 1996-12-25 RU RU96124719A patent/RU2138905C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712098C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-01-24 | Евгений Леонидович Пущин | Shaper of powerful nanosecond pulses with avalanche switching |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4766281A (en) | Pulse generator spark-erosive metal working | |
KR100354728B1 (en) | Circuit appangement for the production of voltage pulse sequences, in particular for the operation of dielectrically impeded discharges | |
JP4667066B2 (en) | Magnetizer power supply | |
JP2007527683A (en) | Battery charging system and method | |
JPH08182321A (en) | Converter of conduction type | |
CN110651422A (en) | Ignition device for GTAW welding equipment | |
RU2138905C1 (en) | Heavy-pulse generator | |
JP4133086B2 (en) | Static eliminator | |
PL174861B1 (en) | Electronic power supply unit | |
JP6673801B2 (en) | Gate pulse generation circuit and pulse power supply device | |
JPS6339365B2 (en) | ||
US6014321A (en) | Electronic switched-mode power supply and its use | |
CN210536518U (en) | High-voltage auxiliary power supply and high-voltage auxiliary power supply control system | |
RU2210180C2 (en) | Way to form high-voltage pulses | |
RU2103125C1 (en) | Ac welding arc striker | |
US20240063780A1 (en) | High voltage pulse generator unit | |
RU2068215C1 (en) | Power supply source for devices with two power leads-in | |
SU1252098A1 (en) | Exciter and stabilizer of electric arc | |
SU947943A1 (en) | Pulse generator | |
SU767952A1 (en) | Pulse generator | |
SU1381647A1 (en) | Device for limiting the switching current inrush of single-phase transformer | |
SU612290A1 (en) | Electromagnet boosting device | |
SU758489A1 (en) | Pulse generator | |
SU763057A1 (en) | Pulse generator for electroerosion and chemical machining of metals | |
CN110661428A (en) | High-voltage auxiliary power supply and high-voltage auxiliary power supply control system |