RU2546068C1

RU2546068C1 - Pulse generator built around power inductive accumulator with transformer coupling

Info

Publication number: RU2546068C1
Application number: RU2014105936/08A
Authority: RU
Inventors: Олег Георгиевич Егоров
Original assignee: Олег Георгиевич Егоров
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed generator comprises ohmic load, power supply, contactor, two-winding inductive power accumulator and selector of extra power accumulator polarity. Extra power accumulator charge voltage correction unit is composed by artificial long line of N, where N≥10, identical serially connected L-like LC-sections. Ohmic load is connected to second winding of two-winding inductive power accumulator and can be replaced at the end of every pulse in generated pulse train.

EFFECT: controlled pulse duration and that between every pair of pulses of the train.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к мощной импульсной энергетике, а более конкретно к устройствам для генерации импульсов тока килоамперного диапазона в омическую (активную) нагрузку гиговаттной мощности, например, для источников микроволнового излучения, лазеров, генераторов нейтронов.The invention relates to powerful pulsed energy, and more particularly to a device for generating current pulses of the kiloampere range into an ohmic (active) load of gigawatt power, for example, for microwave sources, lasers, neutron generators.

Как следует из достигнутого уровня техники, в частности, микроволновые источники энергии гиговаттной мощности, работающие в непрерывном режиме, отсутствуют. Однако для решения целого ряда прикладных задач необходимо обеспечить длительность воздействия, например, микроволнового излучения гиговаттной мощности, которая в несколько раз превышает длительность непрерывной работы импульсного микроволнового источника энергии, при этом главной причиной, ограничивающей сверху длительность непрерывной работы импульсных микроволновых источников энергии, является нагрев до предельно допустимой температуры их конструктивных элементов. Наиболее простой путь решения задачи по обеспечению требуемой длительности воздействия излучения гиговаттной мощности заключается в использовании группы (комплекта) поочередно работающих импульсных излучателей, например, импульсных микроволновых источников, импульсных лазеров, генераторов нейтронов. В связи с вышесказанным, а также, принимая во внимание, что все вышеперечисленные устройства представляют собой омическую нагрузку для источника их питания, задача по созданию средств, работающих в режиме генерации на омическую нагрузку серии импульсов гиговаттной мощности и миллисекундной длительности, относится к числу актуальных.As follows from the achieved level of technology, in particular, microwave gigawatt power sources operating in continuous mode are absent. However, to solve a number of applied problems, it is necessary to ensure a duration of exposure, for example, of microwave radiation of gigawatt power, which is several times longer than the duration of continuous operation of a pulsed microwave energy source, the main reason limiting the duration of continuous operation of pulsed microwave energy sources from above, is heating to maximum permissible temperature of their structural elements. The easiest way to solve the problem of ensuring the required duration of exposure to gigawatt radiation is to use a group (set) of alternately operating pulsed emitters, for example, pulsed microwave sources, pulsed lasers, neutron generators. In connection with the foregoing, and also, taking into account that all of the above devices represent an ohmic load for their power source, the task of creating tools operating in the ohmic load mode of a series of gigawatt power pulses and millisecond durations is relevant.

Из достигнутого уровня техники известен генератор серии импульсов тока, предназначенный для омической нагрузки, иными словами, для источников микроволнового излучения, импульсных ускорителей заряженных частиц, ускорителей макротел, и обеспечивающий возможность изменения как длительности каждого импульса в серии, так и величины интервала времени между каждой парой следующих друг за другом импульсов (Егоров О.Г., RU №2461120 C1, 2011, [1]). Этот генератор серии импульсов тока содержит: включенный в цепь с источником постоянного тока вакуумный контактор, омическую нагрузку, подключенную параллельно вакуумному контактору, первую и вторую индуктивности, первый, второй, третий и четвертый управляемые вакуумные разрядники, емкостный накопитель энергии, дополнительный накопитель энергии, выполненный в виде искусственной длинной линии (ИДЛ) из N последовательно включенных идентичных L_dC_d звеньев, вывод индуктивности L_d первого звена ИДЛ, который не соединен с конденсатором C_d этого звена, является первым выводом дополнительного накопителя энергии, соединенные между собой выводы всех конденсаторов C_d ИДЛ являются вторым выводом дополнительного накопителя энергии, а третий вывод дополнительного накопителя энергии является ее отводом или от точки соединения индуктивности и конденсатора N-го звена ИДЛ, или отводом от ее середины, полупроводниковый диод, блок индуктивностей, выполненный в виде М одинаковых последовательно соединенных между собой индуктивностей величиной L_o каждая, при этом отводы от первых выводов каждой индуктивности являются первыми M выводами блока индуктивностей, а второй вывод M-й индуктивности является M+1 выводом блока индуктивностей, блок коммутации, содержащий M одинаковых и синхронно срабатывающих ключей, первые выводы которых являются первой группой из M выводов блока коммутации, вторые выводы ключей являются второй группой из M выводов блока коммутации, блок конденсаторов, выполненный из M одинаковых конденсаторов емкостью C_o каждый, причем первые выводы конденсаторов являются первыми M выводами блока конденсаторов, а соединенные между собой вторые выводы конденсаторов являются M+1 выводом блока конденсаторов, а также резистор. При этом первый вывод нагрузки через первую индуктивность соединен с первым выводом первого и второго управляемых вакуумных разрядников, второй вывод первого управляемого вакуумного разрядника соединен со вторым выходом дополнительного накопителя энергии, минусовым выводом емкостного накопителя энергии и плюсовым выводом полупроводникового диода, второй вывод второго управляемого вакуумного разрядника соединен с первым выводом дополнительного накопителя энергии, а плюсовой вывод емкостного накопителя энергии и минусовой вывод полупроводникового диода соединены со вторым выводом нагрузки. Кроме того, третий вывод дополнительного накопителя энергии соединен с первым выводом третьего управляемого вакуумного разрядника, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого управляемого вакуумного разрядника и M+1 выводом блока индуктивностей, первый вывод которого соединен с первым выводом второй индуктивности, выводы блока индуктивностей с первого по M соединены с соответствующим каждому из них выводом первой группы из M выводов блока коммутации, выводы второй группы выводов которого соединены с соответствующим каждому из них выводом с первого по M выводами блока конденсаторов, M+1 вывод которого, второй вывод второй индуктивности соединены с вторым выводом нагрузки, а через резистор - со вторым выводом четвертого управляемого вакуумного разрядника.A generator of a series of current pulses is known from the achieved level of technology. It is intended for ohmic loading, in other words, for microwave radiation sources, impulse charged particle accelerators, macrobody accelerators, and providing the possibility of changing both the duration of each pulse in a series and the time interval between each pair successive pulses (Egorov OG, RU No. 2461120 C1, 2011, [1]). This generator of a series of current pulses contains: a vacuum contactor connected to a circuit with a direct current source, an ohmic load connected in parallel with a vacuum contactor, first and second inductors, first, second, third and fourth controlled vacuum dischargers, a capacitive energy storage device, an additional energy storage device made a synthetic long line (IDL) of N series-connected identical L _d C _d units output inductance L _d of the first link IDL, which is not connected to the capacitor C _d fl th link, the first terminal of the additional energy storage device interconnected terminals of all capacitors C _d IDL is the second terminal of the additional energy storage device, and a third terminal additional energy storage is its tap or connection points inductor and capacitor N-th link IDL, or tap from its middle, a semiconductor diode unit inductors arranged in the form of M identical series-connected between a magnitude of inductance L _o each, the taps of the first terminal of each inductance are the first M outputs of the inductance block, and the second output of the Mth inductance is M + 1 output of the inductance block, a switching block containing M identical and synchronously triggered keys, the first conclusions of which are the first group of M conclusions of the switching block, the second key outputs They are a group of M second switching terminals unit, the capacitors made from M identical capacitors C _o each, wherein the first terminals of the capacitors are M first capacitors pin block, and with a unity between the second terminals of the capacitors are M + 1 terminal of the unit capacitors, and resistors. In this case, the first output of the load through the first inductance is connected to the first output of the first and second controllable vacuum dischargers, the second output of the first controllable vacuum discharger is connected to the second output of the additional energy storage device, the negative output of the capacitive energy storage device and the positive output of the semiconductor diode, the second output of the second controlled vacuum discharge device connected to the first output of the additional energy storage, and the positive output of the capacitive energy storage and the negative output p semiconductor diode connected to the second load terminal. In addition, the third terminal of the additional energy storage device is connected to the first terminal of the third controllable vacuum arrester, the second terminal of which is connected to the first terminal of the fourth controlled vacuum arrester and M + 1 terminal of the inductance block, the first terminal of which is connected to the first terminal of the second inductance, the terminal block terminal the first in M is connected to the output of the first group of M outputs of the switching unit corresponding to each of them, the conclusions of the second group of outputs of which are connected to the corresponding CB are output from the first to the M terminal of the capacitor unit, M + 1 is output, the second terminal of the second inductor connected to the second terminal of the load, and through a resistor - to a second terminal of the fourth managed vacuum arrester.

Описанный выше генератор серии импульсов тока обеспечивает формирование конечной последовательности импульсов тока в омической нагрузке за счет следующих последовательно друг за другом циклов, каждый из которых включает размыкание подключенного параллельно омической нагрузке вакуумного контактора на время, равное длительности соответствующего каждому циклу импульса тока в серии, а затем замыкание вакуумного контактора на время, соответствующее интервалу времени между соответствующей парой импульсов тока в серии. Иными словами, используемый в этом генераторе принцип формирования конечной последовательности импульсов тока путем циклического прерывания тока в цепи, накоротко шунтирующей омическую нагрузку, обеспечивает возможность управления не только длительностью каждого импульса в серии, но и длительностью интервала времени между каждой парой следующих друг за другом импульсов в серии.The generator of a series of current pulses described above ensures the formation of a finite sequence of current pulses in an ohmic load due to the following successive cycles, each of which includes opening a vacuum contactor connected in parallel to the ohmic load for a time equal to the duration of the current pulse in the series corresponding to each cycle, and then closing the vacuum contactor for a time corresponding to the time interval between the corresponding pair of current pulses in the series. In other words, the principle of the formation of a finite sequence of current pulses used in this generator by cyclic interruption of the current in the circuit short-circuiting the ohmic load provides the ability to control not only the duration of each pulse in the series, but also the duration of the time interval between each pair of consecutive pulses in series.

Однако описанный выше генератор серии импульсов тока не только имеет сложную конструкцию, а следовательно, и высокую стоимость, но и требует специального выполнения используемого в нем килоамперного источника постоянного тока. Невозможность использования в обсуждаемом генераторе в качестве источника постоянного тока хорошо известных из уровня техники и давно используемых в различных областях техники индуктивных накопителей энергии существенно ограничивает область его использования. Другой недостаток описанного выше генератора заключается в том, что использование в нем сменяемых или переключаемых омических нагрузок (иными словами, омических нагрузок или имеющих длительность непрерывной работы вследствие перегрева, соответствующий длительности одного импульса в серии, или имеющих ресурс работы, соответствующий длительности одного импульса в серии) сопряжено со значительными трудностями, поскольку выводы подлежащих замене омических нагрузок соединены с вакуумным контактором, через который во время их замены протекает ток килоамперного диапазона.However, the generator of a series of current pulses described above not only has a complex structure and, therefore, a high cost, but also requires special implementation of the kiloampere DC source used in it. The inability to use in the generator under discussion as a direct current source well-known from the prior art and have long been used in various fields of technology inductive energy storage significantly limits the scope of its use. Another disadvantage of the generator described above is that it uses interchangeable or switched ohmic loads (in other words, ohmic loads or having a duration of continuous operation due to overheating corresponding to the duration of one pulse in a series, or having a working life corresponding to the duration of one pulse in a series ) is fraught with significant difficulties, since the conclusions of the ohmic loads to be replaced are connected to a vacuum contactor through which during their replacement ekaet current kiloampere range.

В результате проведенных исследований патентной документации и научно-технической литературы не удалось выявить технических решений, обеспечивающих порционный во времени (например, в виде конечной серии импульсов) вывод энергии из индукционного накопителя энергии (в том числе и с трансформаторной связью) в омическую нагрузку. Анализ же известного из уровня техники (см. Физика и техника мощных импульсных систем. Сборник статей под ред. акад. Е.П. Велихова. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.109,110, [2]) генератора импульсов на индуктивном накопителе энергии (содержащем источник питания, первый вывод которого соединен с первым выводом замыкателя и первым выводом индуктивного накопителя энергии, второй вывод которого соединен с первым выводом управляемого вакуумного разрядника и первым выводом вакуумного контактора, параллельно которому подключена омическая нагрузка, при этом второй вывод управляемого вакуумного разрядника соединен с дополнительным накопителем энергии, который выполнен в виде искусственной длинной линии, а второй вывод источника питания соединен с вторым выводом замыкателя, вторым выводом вакуумного контактора и вторым выводом дополнительного накопителя энергии) показал, что в принципе (при наличии средств, обеспечивающих перед формированием каждого очередного импульса в серии заряд дополнительного накопителя энергии до напряжения, обуславливающего протекание через вакуумный контактор противотока, величина которого равна току через индуктивный накопитель энергии в момент времени, соответствующий началу формирования очередной паузы тока в вакуумном контакторе) используемый в [1] принцип формирования конечной последовательности импульсов тока, заключающийся в циклическом прерывании тока в цепи, накоротко шунтирующей омическую нагрузку, и обеспечивающий возможность управления не только длительностью каждого импульса в серии, но и длительностью интервала времени между каждой парой следующих друг за другом импульсов в серии, может быть реализован в обсуждаемом генераторе. Однако (поскольку в обсуждаемом генераторе импульсов на индуктивном накопителе энергии, аналогично тому, как и в [1], выводы подлежащих замене омических нагрузок соединены с вакуумным контактором, через который во время их замены протекает ток килоамперного диапазона) ему будет присущ тот же недостаток, обусловленный небезопасностью замены выработавших свой ресурс омических нагрузок. С другой стороны, в генераторах импульсов на двухобмоточном индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью омическая нагрузка и вакуумный контактор включены в электрически изолированные друг от друга цепи, что обеспечивает возможность безопасного манипулирования с омическими нагрузками.As a result of studies of patent documentation and scientific and technical literature, it was not possible to identify technical solutions that provide a portioned in time (for example, in the form of a finite series of pulses) output of energy from an induction energy storage device (including a transformer coupled) to an ohmic load. An analysis of the well-known from the prior art (see Physics and technology of powerful impulse systems. Collection of articles under the editorship of Acad. EP Velikhov. M: Energoatomizdat, 1987, pp. 109,110, [2]) pulse generator on an inductive energy storage (containing a power source, the first terminal of which is connected to the first terminal of the contactor and the first terminal of the inductive energy storage device, the second terminal of which is connected to the first terminal of the controlled vacuum spark gap and the first terminal of the vacuum contactor, in parallel with which the ohmic load is connected, while the second terminal of the controlled vacuum spark gap is connected to an additional energy storage device, which is made in the form of an artificial long line, and the second output of the power source is connected to the second terminal of the contactor, the second terminal of the vacuum contactor and the second terminal of the additional energy storage) showed that in principle (if there are funds providing, before the formation of each successive pulse in the series, the charge of an additional energy storage unit to a voltage causing the flow through the vacuum contact p countercurrent, the value of which is equal to the current through the inductive energy storage at a time corresponding to the beginning of the formation of the next pause in the vacuum contactor) used in [1] the principle of the formation of the final sequence of current pulses, which consists in cyclic interruption of the current in the circuit, short-circuiting the ohmic load, and providing the ability to control not only the duration of each pulse in the series, but also the duration of the time interval between each pair of successive pulses in the series, it can be implemented as discussed generator. However (since in the discussed pulse generator on an inductive energy storage device, similarly to [1], the terminals of the ohmic loads to be replaced are connected to a vacuum contactor through which the current of the kiloampere range flows during their replacement), it will have the same drawback, due to the insecurity of replacing the ohmic loads that have exhausted their life. On the other hand, in pulse generators on a two-winding inductive energy storage device with transformer coupling, the ohmic load and the vacuum contactor are included in electrically isolated circuits from each other, which makes it possible to safely manipulate ohmic loads.

Поэтому в качестве прототипа взят генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью, содержащий источник питания, дополнительный емкостный накопитель энергии, двухобмоточный индуктивный накопитель энергии, выполненный с трансформаторной связью между обмотками, полупроводниковый диод, омическую нагрузку, вакуумный контактор и три управляемых ключа, при этом дополнительный емкостный накопитель энергии подключен к выводам источника питания, первый вывод которого соединен с минусовым выводом полупроводникового диода и первым выводом первого управляемого ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом первой обмотки индуктивного накопителя энергии и первым выводом второго управляемого ключа. Второй вывод источника питания соединен со вторым выводом второго управляемого ключа и первым выводом вакуумного контактора, второй вывод которого соединен со вторым выводом первичной обмотки индуктивного накопителя энергии и плюсовым выводом полупроводникового диода, при этом первый вывод второй обмотки индуктивного накопителя энергии соединен с первым выводом третьего управляемого ключа и первым выводом омической нагрузки, а второй вывод второй обмотки индуктивного накопителя энергии соединен со вторыми выводами третьего управляемого ключа и омической нагрузки (Гусев О.А. и др. SU №623467, A, 1985, [3]).Therefore, as a prototype, a pulse generator on an inductive energy storage device with transformer coupling is taken, containing a power source, an additional capacitive energy storage device, a double-winding inductive energy storage device made with transformer coupling between the windings, a semiconductor diode, an ohmic load, a vacuum contactor and three controlled keys, with this additional capacitive energy storage connected to the terminals of the power source, the first terminal of which is connected to the negative terminal of a semiconductor an IC diode and a first terminal of a first controlled key, a second terminal of which is connected to a first terminal of a first winding of an inductive energy storage device and a first terminal of a second controlled key. The second terminal of the power source is connected to the second terminal of the second controlled key and the first terminal of the vacuum contactor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the primary winding of the inductive energy storage device and the positive terminal of the semiconductor diode, while the first terminal of the second winding of the inductive energy storage device is connected to the first terminal of the third controlled key and the first output of the ohmic load, and the second output of the second winding of the inductive energy storage connected to the second terminals of the third control key and ohmic load (Gusev O.A. et al. SU No. 623467, A, 1985, [3]).

В принципе, прототип может быть использован для порционного (иными словами, в виде конечной последовательности импульсов) вывода энергии, накопленной в индуктивном накопителе энергии, в омическую нагрузку, подключенную к выводам второй обмотки индукционного накопителя энергии с трансформаторной связью, путем циклического прерывания тока в цепи первой обмотки индукционного накопителя энергии с трансформаторной связью. Однако каждый разрыв цепи первой обмотки индукционного накопителя энергии с трансформаторной связью сопровождается перенапряжением на межконтактном промежутке включенного в эту цепь вакуумного контактора, а следовательно, дугообразованием и значительными потерями первоначально накопленной энергии при каждой переброске тока из первой обмотки индуктивного накопителя энергии во вторую. Кроме того, описанный выше принцип формирования конечной последовательности импульсов путем прерывания с помощью вакуумного контактора тока килоамперного диапазона, протекающего по первой обмотке индукционного накопителя энергии с трансформаторной связью, возможен только при очень высоком ресурсе вакуумного контактора, а следовательно, при высокой его стоимости.In principle, the prototype can be used for batch (in other words, in the form of a finite sequence of pulses) output of energy stored in an inductive energy storage device to an ohmic load connected to the terminals of the second winding of an induction energy storage device with transformer coupling by cyclic interruption of the current in the circuit the first winding of an induction energy storage device with transformer coupling. However, each open circuit of the first winding of the induction energy storage device with transformer coupling is accompanied by overvoltage on the contact gap of the vacuum contactor included in this circuit, and therefore, arcing and significant losses of the initially stored energy during each transfer of current from the first winding of the inductive energy storage to the second. In addition, the above-described principle of the formation of a finite sequence of pulses by interrupting, using a vacuum contactor, the current in the kilo-ampere range, flowing along the first winding of an induction energy storage device with transformer coupling, is possible only with a very high resource of the vacuum contactor, and therefore, at its high cost.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению эффективности порционного, иными словами, в виде конечной последовательности (серии) импульсов, вывода накопленной энергии из индуктивного накопителя энергии с трансформаторной связью в омическую нагрузку, включенную в цепь его второй обмотки, за счет обеспечения возможности многократного (соответствующего количеству импульсов, генерируемых в каждой последовательности импульсов) использования только энергии, первоначально (иными словами, перед генерацией каждой последовательности импульсов) накопленной в дополнительном накопителе энергии, для осуществления многократной (соответствующей количеству импульсов, генерируемых в каждой последовательности импульсов) бездуговой коммутации вакуумного контактора, включенного в цепь первой обмотки индуктивного накопителя энергии с трансформаторной связью.The present invention is aimed at solving the technical problem of increasing the efficiency of a batch, in other words, in the form of a finite sequence (series) of pulses, outputting the stored energy from an inductive energy storage device with transformer coupling to an ohmic load included in the circuit of its second winding, by providing the possibility of multiple (corresponding to the number of pulses generated in each sequence of pulses) use only energy initially (in other words, before generating to each sequence of pulses) accumulated in an additional energy storage device for performing multiple (corresponding to the number of pulses generated in each pulse sequence) arc-free switching of a vacuum contactor included in the circuit of the first winding of an inductive energy storage device with transformer coupling.

Поставленная задача решена тем, что генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью, содержащий источник питания, двухобмоточный индуктивный накопитель энергии, выполненный с трансформаторной связью между первой и второй обмотками, замыкатель, омическую нагрузку, вакуумный контактор и дополнительный накопитель энергии, согласно изобретению, дополнительно содержит переключатель полярности дополнительного накопителя энергии и блок коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии, который выполнен в виде искусственной длинной линии (ИДЛ) из N, где N≥10, последовательно включенных идентичных Г-образных LC-звеньев, при этом, для обеспечения гашения колебаний в ИДЛ, возникающих при коммутации вакуумного контактора, параллельно индуктивности каждого звена ИДЛ подключена цепочка из последовательно соединенных резистора и управляемого ключа, причем упомянутые управляемые ключи образуют группу из синхронно срабатывающих управляемых ключей, вывод индуктивности первого звена, который не соединен с конденсатором этого же звена, является первым выводом дополнительного накопителя энергии, а соединенные между собой выводы конденсаторов всех звеньев ИДЛ являются вторым выводом дополнительного накопителя энергии, первый вывод источника питания соединен с первым выводом замыкателя и первым выводом первой обмотки индуктивного накопителя энергии, при этом второй вывод первой обмотки индуктивного накопителя энергии соединен с первым выводом вакуумного контактора и первым выводом переключателя полярности дополнительного накопителя энергии, а второй вывод источника питания соединен со вторым выводом замыкателя, вторым выводом вакуумного контактора и вторым выводом переключателя полярности дополнительного накопителя энергии, третий вывод переключателя полярности дополнительного накопителя энергии соединен с первым выводом блока коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии и первым выводом дополнительного накопителя энергии, четвертый вывод переключателя полярности дополнительного накопителя энергии соединен со вторым выводом блока коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии и вторым выводом дополнительного накопителя энергии, а омическая нагрузка подключена ко второй обмотке индуктивного накопителя энергии с обеспечением возможности замены ее по окончанию каждого импульса в генерируемой серии импульсов.The problem is solved in that the pulse generator on an inductive energy storage device with transformer coupling, comprising a power source, a two-winding inductive energy storage device made with transformer communication between the first and second windings, a contactor, an ohmic load, a vacuum contactor and an additional energy storage device, according to the invention, additionally contains a polarity switch for an additional energy storage device and a correction unit for charging voltage of the additional energy storage device The second one is made in the form of an artificial long line (IDL) of N, where N≥10, sequentially connected identical L-shaped LC-links, while, to ensure damping of vibrations in the IDL arising from the switching of the vacuum contactor, parallel to the inductance of each IDL link is connected a chain of series-connected resistor and a controlled key, and the aforementioned managed keys form a group of synchronously operated controlled keys, the inductance of the first link that is not connected to the capacitor of the same link a, is the first output of the additional energy storage device, and the interconnected conclusions of the capacitors of all the IDL links are the second output of the additional energy storage device, the first output of the power source is connected to the first output of the contactor and the first output of the first winding of the inductive energy storage device, while the second output of the first winding of the inductive the energy storage device is connected to the first output of the vacuum contactor and the first output of the polarity switch of the additional energy storage device, and the second output of the source the power supply is connected to the second terminal of the contactor, the second terminal of the vacuum contactor and the second terminal of the polarity switch of the auxiliary energy storage device, the third terminal of the polarity switch of the auxiliary energy storage device is connected to the first terminal of the charging voltage correction unit of the additional energy storage device and the first terminal of the auxiliary energy storage device, the fourth terminal of the polarity switch additional energy storage connected to the second output of the block correction voltage charging additional ADDITIONAL energy storage device and the second terminal of the additional energy storage device, and the resistive load is connected to the second winding of an inductive energy storage with ensuring the possibility of replacing it at the end of each pulse in the generated pulse series.

Кроме того, поставленная задача решена тем, что:In addition, the task is solved in that:

- переключатель полярности дополнительного накопителя энергии включает четыре одинаковых управляемых вакуумных разрядника, при этом соединенные между собой первые выводы первого и третьего управляемых вакуумных разрядников являются первым выводом переключателя полярности дополнительного накопителя энергии, соединенные между собой первые выводы второго и четвертого управляемых вакуумных разрядников являются его вторым выводом, а соединенные между собой вторые выводы первого и четвертого управляемых вакуумных разрядников и соединенные между собой вторые выводы второго и третьего управляемых вакуумных разрядников являются соответственно третьим и четвертым выводами переключателя полярности дополнительного накопителя энергии;- the polarity switch of the additional energy storage device includes four identical controllable vacuum dischargers, while the first terminals of the first and third controlled vacuum dischargers connected to each other are the first output of the polarity switch of the additional energy storage, the first conclusions of the second and fourth controlled vacuum dischargers connected to each other are its second output , and interconnected second terminals of the first and fourth controlled vacuum arresters and ennye second terminals between a second and third controllable vacuum switches are respectively third and fourth terminals polarity additional energy storage switch;

- блок коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии выполнен в виде одной цепочки из последовательно соединенных между собой балластного резистора и замыкателя-размыкателя, при этом первым и вторым выводами блока коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии являются соответственно первый и второй концы упомянутой цепочки;- the charging voltage correction block of the additional energy storage device is made in the form of one chain of a ballast resistor and a contactor-disconnector connected in series, while the first and second outputs of the charging voltage correction block of the additional energy storage device are the first and second ends of the said chain, respectively;

- блок коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии выполнен в виде M-1, где M равно количеству импульсов в генерируемой серии импульсов, цепочек, каждая из последовательно соединенных между собой балластного резистора и замыкателя-размыкателя, при этом соединенные между собой одни выводы упомянутых цепочек и соединенные между собой другие выводы упомянутых цепочек являются соответственно первым и вторым выводами блока коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии, а сопротивление m-го балластного резистора меньше сопротивления (m+1)-го балластного резистора, где m=1, 2, …, M-1;- the correction block of the charging voltage of the additional energy storage device is made in the form M-1, where M is equal to the number of pulses in the generated series of pulses, chains, each of the ballast resistor and contactor-disconnector connected in series, while the same conclusions of the mentioned chains are connected to each other and interconnected other conclusions of the mentioned chains are respectively the first and second conclusions of the block for correction of the charging voltage of the additional energy storage, and the resistance of the m-th ballast the resistor is less than the resistance of the (m + 1) th ballast, where m = 1, 2, ..., M-1;

- вторая обмотка упомянутого индуктивного накопителя энергии выполнена с (K-1) отводами, которые совместно с выводами от начала и конца второй обмотки образуют K+1 выводов второй обмотки и которые предназначены для подключения одного вывода каждой сменяемой омической нагрузки к первому выводу второй обмотки, который соответствует ее началу, а другого вывода сменяемой омической нагрузки, соответствующей k-му импульсу в генерируемой конечной последовательности импульсов, к k+1 выводу второй обмотки, где k=1, 2, …, K, а K равно количеству импульсов в генерируемой серии импульсов.- the second winding of the inductive energy storage device is made with (K-1) taps, which together with the leads from the beginning and end of the second winding form K + 1 leads of the second winding and which are designed to connect one output of each replaceable ohmic load to the first output of the second winding, which corresponds to its beginning, and to the other output of the replaceable ohmic load corresponding to the k-th pulse in the generated finite sequence of pulses, to k + 1 the output of the second winding, where k = 1, 2, ..., K, and K is equal to the number of pulses in the generated pulse series.

Преимущество патентуемого генератора импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью перед прототипом заключается в том, что, благодаря введению в него переключателя полярности дополнительного накопителя энергии и блока коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии, а также благодаря патентуемому выполнению дополнительного накопителя энергии и связей между конструктивными элементами генератора, обеспечивается за счет многократного (соответствующего количеству импульсов, генерируемых в каждой последовательности импульсов) использования только энергии, первоначально (иными словами, перед генерацией каждой последовательности импульсов) накопленной в дополнительном накопителе энергии, в течение всего процесса вывода накопленной энергии из индуктивного накопителя энергии в сменяемые омические нагрузки многократная (соответствующая количеству импульсов, генерируемых в каждой последовательности импульсов) бездуговая коммутация (размыкание) вакуумного контактора, включенного в цепь первой обмотки индуктивного накопителя энергии тока. В результате обеспечивается достижение не только технического результата, заключающегося в повышении эффективности порционного, иными словами, в виде конечной последовательности (серии) импульсов, вывода накопленной энергии из индуктивного накопителя энергии с трансформаторной связью в омическую нагрузку, включенную в цепь его второй обмотки, но и минимизация затрат энергии на формирование пауз тока через вакуумный контактор в процессе формирования каждой серии импульсов с помощью многократно используемого без дополнительной зарядки или перезарядки дополнительного накопителя энергии.The advantage of the patented pulse generator on an inductive energy storage device with transformer coupling over the prototype lies in the fact that, thanks to the introduction of an additional energy storage device polarity switch and the charging voltage correction unit of the additional energy storage device, as well as thanks to the patented implementation of an additional energy storage device and connections between structural elements generator is provided by multiple (corresponding to the number of pulses generated in to each pulse train) using only the energy originally (in other words, before generating each pulse train) stored in the additional energy storage device during the entire process of removing the stored energy from the inductive energy storage device to multiple ohmic loads multiple (corresponding to the number of pulses generated in each sequence pulses) arcless switching (opening) of the vacuum contactor included in the circuit of the first winding of the inductive accumulate A current of energy. As a result, it is achieved not only the technical result, which consists in increasing the efficiency of a batch, in other words, in the form of a finite sequence (series) of pulses, outputting the stored energy from an inductive energy storage device with transformer coupling to the ohmic load included in the circuit of its second winding, but also minimization of energy costs for the formation of current pauses through a vacuum contactor in the process of formation of each series of pulses using reusable without additional charge Ki or recharge an additional energy storage device.

Другие технические результаты, достигаемые при использовании патентуемого изобретения, станут ясными из дальнейшего изложении его сущности.Other technical results achieved using the patented invention will become clear from the further presentation of its essence.

В дальнейшем патентуемое изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения упомянутого технического результата патентуемой совокупностью существенных признаков.In the future, the patented invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the aforementioned technical result with a patentable combination of essential features.

На фиг.1 представлена электрическая схема генератора импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью; на фиг.2 - пример выполнения блока коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии; на фиг.3 - пример выполнения второй обмотки индуктивного накопителя энергии.Figure 1 presents the electrical circuit of the pulse generator on an inductive energy storage device with transformer coupling; figure 2 is an example of a block for correcting the charging voltage of an additional energy storage device; figure 3 is an example of a second winding of an inductive energy storage device.

Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью содержит (фиг.1) источник I питания, двухобмоточный индуктивный накопитель 2 энергии, выполненный с трансформаторной связью между обмотками и коэффициентом связи между его первой 3 и второй 4 обмотками, равным k, замыкатель 5 (в качестве которого может быть использован контактный коммутатор или управляемый разрядник), омическую нагрузку 6, вакуумный контактор 7, дополнительный накопитель 8 энергии, переключатель 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии и блок 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии, который выполнен в виде искусственной длинной линии (ИДЛ) из N, где N≥10, последовательно включенных идентичных Г-образных LC-звеньев 11₁, 11₂, …, 11_N-1 и 11_N, при этом для обеспечения гашения колебаний в ИДЛ, возникающих при коммутации вакуумного контактора, параллельно индуктивности 12_n каждого звена 11_n ИДЛ, где n=1, 2, …, N-1, N, подключена цепочка из последовательно соединенных резистора 13_n и управляемого ключа 14_n, причем упомянутые управляемые ключи 14_n образуют группу из N синхронно срабатывающих управляемых ключей 14₁÷14_N. Вывод индуктивности 12₁ у первого звена 11₁, который не соединен с конденсатором 15₁ этого же звена, является первым выводом 16 дополнительного накопителя 8 энергии, а соединенные между собой выводы конденсаторов 15_n всех звеньев 11_n ИДЛ являются вторым выводом 17 дополнительного накопителя 8 энергии. В предпочтительном воплощении изобретения переключатель 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии включает (фиг.1) первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 одинаковые управляемые вакуумные разрядники, каждый с блоком поджига (не показан), при этом соединенные между собой первые выводы первого 18 и третьего 20 управляемых вакуумных разрядников являются первым выводом 22 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии, соединенные между собой первые выводы второго 19 и четвертого 21 управляемых вакуумных разрядников являются вторым выводом 23 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии, соединенные между собой вторые выводы первого 18 и четвертого 21 управляемых вакуумных разрядников являются третьим выводом 24 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии, а соединенные между собой вторые выводы второго 19 и третьего 20 управляемых вакуумных разрядников являются четвертым выводом 25 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии.The pulse generator on an inductive energy storage device with transformer coupling contains (Fig. 1) a power source I, a two-winding inductive energy storage 2, made with transformer coupling between the windings and the coupling coefficient between its first 3 and second 4 windings equal to k, contactor 5 (in the quality of which can be used with a contact switch or controlled arrester), ohmic load 6, vacuum contactor 7, additional energy storage 8, polarity switch 9 additional energy storage 8 voltage correction block 10, additional charging energy storage device 8, which is in the form of artificial long line (IDL) of N, where N≥10, series-connected identical L-shaped LC-units 11 _1, 11 _2, ... 11 _N-1 and 11 _N , in this case, to ensure damping of oscillations in the IDL arising from the switching of the vacuum contactor, in parallel with the inductance 12 _{n of} each link 11 _n IDL, where n = 1, 2, ..., N-1, N, a chain of series-connected resistor 13 is connected _n and controllable switch 14 _n, wherein said driven keys 14 form a group of _n with n nhronno triggered driven keys January ₁₄ ÷ 14 _N. The output of inductance 12 ₁ at the first link 11 ₁ , which is not connected to the capacitor 15 _{1 of} the same link, is the first output 16 of the additional energy storage 8, and the interconnected outputs of the capacitors 15 _{n of} all 11 _n IDL links are the second output 17 of the additional storage 8 energy. In a preferred embodiment of the invention, the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8 includes (Fig. 1) first 18, second 19, third 20 and fourth 21 identical controlled vacuum arresters, each with an ignition unit (not shown), while the first leads of the first are connected to each other 18 and the third 20 controlled vacuum dischargers are the first terminal 22 of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8, the first conclusions of the second 19 and fourth 21 controlled vacuum dischargers interconnected are the second terminal 23 of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8, interconnected second terminals of the first 18 and the fourth 21 controlled vacuum dischargers are the third terminal 24 of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8, and the second terminals connected to each other of the second 19 and third 20 controlled vacuum arresters are the fourth terminal 25 of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8.

В одном предпочтительном воплощении патентуемого изобретения (фиг.1) блок 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии выполнен в виде одной цепочки из последовательно соединенных между собой балластного резистора 26 и замыкателя-размыкателя 27, при этом один (первый) конец упомянутой цепочки является первым выводом 28 блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии, а другой (второй) конец той же цепочки является вторым выводом 29 блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии. В другом предпочтительном воплощении патентуемого изобретения блок 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии выполнен (фиг.2) в виде M-1, где M равно количеству импульсов в серии импульсов, генерируемых патентуемым генератором, цепочек, каждая из последовательно соединенных между собой балластного резистора 26_m и замыкателя-размыкателя 27_m, где m=1, 2, …, M-1, при этом сопротивление m-го балластного резистора 26_m меньше сопротивления (m+1)-го балластного резистора 26_m+1. Соединенные между собой одни (предпочтительно одноименные) выводы упомянутых цепочек являются первым выводом 28 блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии, а соединенные между собой другие выводы упомянутых цепочек являются вторым выводом 29 блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии.In one preferred embodiment of the patented invention (Fig. 1), the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage device 8 is made in the form of a single chain of a ballast resistor 26 and a contactor-disconnector 27 connected in series, while one (first) end of the said chain is the first the output 28 of the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage device 8, and the other (second) end of the same chain is the second output 29 of the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage eating 8 energy. In another preferred embodiment of the patented invention, the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage device 8 is made (Fig. 2) in the form M-1, where M is equal to the number of pulses in a series of pulses generated by the patented generator, chains, each of which is connected in series with each other by a ballast resistor 26 _m and a closing-opening switch 27 _m , where m = 1, 2, ..., M-1, while the resistance of the m-th ballast is 26 _m less than the resistance of the (m + 1) -th ballast 26 _{m + 1} . The interconnected one (preferably of the same name) terminals of the said circuits are the first terminal 28 of the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage device 8, and the interconnected other terminals of these chains are the second terminal 29 of the charging voltage correction unit of the additional energy storage device 8.

Первый вывод источника 1 питания соединен (фиг.1) с первым выводом замыкателя 5 и первым выводом первой обмотки 3 индуктивного накопителя 2 энергии, при этом второй вывод первой обмотки 3 индуктивного накопителя 2 энергии соединен с первым выводом вакуумного контактора 7 и первым выводом 22 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии, второй вывод источника 1 питания соединен со вторым выводом замыкателя 5, вторым выводом вакуумного контактора 7 и вторым выводом 23 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии. Третий вывод 24 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии соединен с первым выводом 28 блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии и первым выводом 16 дополнительного накопителя 8 энергии, четвертый вывод 25 переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии соединен со вторым выводом 29 блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии и вторым выводом 17 дополнительного накопителя 8 энергии, а омическая нагрузка 6 подключена к выводам второй обмотки 4 индуктивного накопителя 2 энергии с обеспечением возможности замены ее по окончанию каждого импульса в генерируемой серии импульсов.The first terminal of the power supply 1 is connected (Fig. 1) with the first terminal of the contactor 5 and the first terminal of the first winding 3 of the inductive energy storage device 2, while the second terminal of the first winding 3 of the inductive energy storage device 2 is connected to the first terminal of the vacuum contactor 7 and the first terminal 22 of the switch 9 polarity of the additional energy storage 8, the second terminal of the power supply 1 is connected to the second terminal of the contactor 5, the second terminal of the vacuum contactor 7 and the second terminal 23 of the polarity switch 9 of the additional energy storage 8 ui. The third terminal 24 of the polarity switch 9 of the auxiliary energy storage device 8 is connected to the first terminal 28 of the charging voltage correction unit 10 of the auxiliary energy storage device 8 and the first terminal 16 of the auxiliary energy storage device 8, the fourth terminal 25 of the polarity switch 9 of the auxiliary energy storage device 8 is connected to the second terminal 29 of the unit 10 correction of the charging voltage of the additional energy storage device 8 and the second terminal 17 of the additional energy storage device 8, and the ohmic load 6 is connected to the terminals of the second winding 4 in inductive drive 2 of energy with the possibility of replacing it at the end of each pulse in the generated series of pulses.

В другом предпочтительном воплощении патентуемого изобретения (фиг.3), для обеспечения одинакового значения амплитуды импульса напряжения на каждой сменяемой или переключаемой омической нагрузке 6, вторая обмотка 4 индуктивного накопителя 2 энергии выполнена с K-1 отводами (где K равно количеству импульсов в генерируемой серии импульсов), которые совместно с выводом от начала и выводом от конца второй обмотки 4 образуют K+1 выводов второй обмотки 4, а именно: 30₁, 30₂, 30_k, 30_k+1, …, 30_K+1, где k=1, 2, …, K) и которые предназначены для подключения одного вывода каждой сменяемой омической нагрузки 6_k к первому выводу 30₁ второй обмотки 4, который соответствует ее началу, а другого вывода сменяемой или переключаемой омической нагрузки 6, соответствующей k-му импульсу в генерируемой конечной последовательности импульсов, к k+1 выводу - 30_k+1 второй обмотки 4.In another preferred embodiment of the patented invention (Fig. 3), to ensure the same value of the amplitude of the voltage pulse at each changeable or switchable ohmic load 6, the second winding 4 of the inductive energy storage 2 is made with K-1 taps (where K is equal to the number of pulses in the generated series pulses), which together with the output from the beginning and the output from the end of the second winding 4 form K + 1 outputs of the second winding 4, namely: 30 ₁ , 30 ₂ , 30 _k , 30 _{k + 1} , ..., 30 _{K + 1} , where k = 1, 2, ..., K) and which are designed to connect one to water each replaceable resistive load 6 _k to the first terminal 30 ₁ of the second coil 4, which corresponds to its top, and the other output replaceable or switchable resistive load 6, the corresponding k-th pulse in the generated final pulse sequence to the k + 1 terminal - 30 _{k +1} second winding 4.

Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью работает следующим образом. В исходном состоянии перед генерацией каждой серией импульсов (фиг.1) замыкатель 5, управляемые ключи 14₁÷14_N, управляемые вакуумные разрядники 18, 19, 20, 21 и замыкатель-размыкатель 27 находятся в разомкнутом положении, а электроды вакуумного контактора 7 находятся в замкнутом положении. Перед генерацией каждой конечной последовательности (далее серии) импульсов осуществляется запуск источника 1 питания, в качестве которого предпочтительно используется генератор тока. После запуска источника 1 питания в цепи, содержащей последовательно соединенные первую обмотку 3 индуктивного накопителя 2 энергии и находящийся в замкнутом положении вакуумный контактор 7, возбуждается электрический ток и начинается процесс накопления энергии в магнитном поле, которое связано с током I_s, протекающим по первой обмотке 3. После достижения (за время 2÷3 сек) током I_s в первой обмотке 3 заданного значения I_s=I_o одновременно осуществляется перевод замыкателя 5 в замкнутое положение и выключение источника 1 питания. Кроме того, перед выполнением каждой серии импульсов от дополнительного источника постоянного напряжения (на чертежах он не показан) осуществляется зарядка ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии до напряжения U_LO=I_o·ρ, где ρ - волновое сопротивление ИДЛ. Таким образом, перед генерацией первой серии импульсов вся запасенная в магнитном поле энергия связана с током I_s=I_o, протекающим по замкнутому контуру, который образован первой обмоткой 3 замыкателем 5 и вакуумным контактором 7; ИДЛ заряжена до напряжения U_LO, обеспечивающего при замыкании ИДЛ накоротко протекание тока, равного 10 в течение времени τ_п=2·ρ·N·C, где C - емкость каждого конденсатора 15₁÷15_N ИДЛ, а к второй обмотке 4 индуктивного накопителя 2 энергии подключена первая омическая нагрузка 6 из предназначенного для первой серии импульсов комплекта омических нагрузок, содержащего количество омических нагрузок, равное количеству импульсов в первой генерируемой серии импульсов.The pulse generator on an inductive energy storage device with transformer coupling operates as follows. In the initial state, before generating each series of pulses (Fig. 1), the contactor 5, the controlled switches 14 ₁ ÷ 14 _N , the controlled vacuum arresters 18, 19, 20, 21 and the contactor-disconnector 27 are in the open position, and the electrodes of the vacuum contactor 7 are in the closed position. Before generating each final sequence (hereinafter referred to as series) of pulses, a power supply 1 is started, preferably a current generator is used. After starting the power supply 1 in a circuit containing the first winding 3 of the inductive energy storage device 2 connected in series and the vacuum contactor 7 located in the closed position, an electric current is excited and the process of energy storage in the magnetic field begins, which is associated with the current I _s flowing through the first winding 3. After reaching (in a time of 2 ÷ 3 sec) the current I _s in the first winding 3 of the set value I _s = I _o , the contactor 5 is simultaneously transferred to the closed position and the power supply 1 is turned off. In addition, before performing each series of pulses from an additional constant voltage source (not shown in the drawings), the IDL of an additional energy storage device 8 is charged to a voltage U _LO = I _o · ρ, where ρ is the IDL wave resistance. Thus, before the generation of the first series of pulses, all the energy stored in the magnetic field is associated with a current I _s = I _o flowing in a closed circuit, which is formed by the first winding 3 by a contactor 5 and a vacuum contactor 7; The IDL is charged to a voltage U _LO , which, when the IDL is short-circuited, gives a current of 10 for a time τ _p = 2 · ρ · N · C, where C is the capacitance of each capacitor 15 ₁ ÷ 15 _N IDL, and to the second winding 4 inductive the energy storage device 2 is connected to the first ohmic load 6 of the set of ohmic loads intended for the first series of pulses containing the number of ohmic loads equal to the number of pulses in the first generated pulse series.

Формирование первого (в каждой серии) импульса напряжения в соответствующей этому импульсу омической нагрузке 6, подключенной к второй обмотке 4 индуктивного накопителя 2 энергии, осуществляется за счет прерывания тока в его первой обмотке 3 на интервал времени, соответствующий длительности этого импульса, путем бездугового размыкания электродов включенного в цепь первой обмотки 3 вакуумного контактора 7, при этом бездуговое размыкание электродов вакуумного контактора 7 обеспечивается тем, что через него пропускается импульс противотока с амплитудой, равной 10 (иными словами, равной величине тока от индуктивного накопителя 2 энергии, протекающего через вакуумный контактор 7 в момент размыкания его электродов) и длительностью τ_п, достаточной для создания паузы тока через вакуумный контактор 7 и обеспечивающей, с одной стороны, возможность разведения электродов вакуумного контактора 7 (например, с помощью индукционно-динамического механизма) на заданное расстояние, а с другой стороны, надежное восстановление электрической прочности межэлектродного промежутка вакуумного контактора 7.The formation of the first (in each series) voltage pulse in the ohmic load 6 corresponding to this pulse, connected to the second winding 4 of the inductive energy storage 2, is carried out by interrupting the current in its first winding 3 for a time interval corresponding to the duration of this pulse by means of an arc-free opening of the electrodes included in the circuit of the first winding 3 of the vacuum contactor 7, while the arc-free opening of the electrodes of the vacuum contactor 7 is ensured by the fact that a countercurrent pulse is passed through it with an amplitude equal to 10 (in other words, equal to the current from the inductive storage 2 of energy flowing through the vacuum contactor 7 when the opening of its electrodes) and a duration τ _n, sufficient to create a pause current through the vacuum contactor 7, and provides, on the one hand, the ability to dilute the electrodes of the vacuum contactor 7 (for example, using an induction-dynamic mechanism) at a predetermined distance, and on the other hand, reliable restoration of the electric strength of the interelectrode gap of the vacuum contactor 7.

Для этого в патентуемом устройстве с помощью соответствующих блоков поджига (на чертежах они не показаны) осуществляется (в зависимости от полярности напряжения на первом 16 и втором 17 выводах дополнительного накопителя 8 энергии и направления тока I_s=I_o через находящийся в замкнутом положении вакуумный контактор 7 от индуктивного накопителя 2 энергии) одновременный перевод в замкнутое положение или первого 18 и второго 19 вакуумных управляемых разрядников, или третьего 20 и четвертого 21 вакуумных управляемых разрядников переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии. Так, при показанном на фиг.1 направлении тока I_s=I_o через вакуумный контактор 7 и, например, если второй вывод 17 дополнительного накопителя 8 энергии является его плюсовым выводом, то с помощью соответствующих блоков поджига осуществляется одновременный перевод в замкнутое положение первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии. В результате первый 16 и второй 17 выводы дополнительного накопителя 8 энергии (а следовательно, и заряженная до напряжения U_LO=I_o·ρ ИДЛ) оказываются замкнутыми через последовательно соединенные между собой первый управляемый вакуумный разрядник 18, находящийся в замкнутом положении вакуумный контактор 7, электроды которого находятся в замкнутом положении, и также находящийся в замкнутом положении второй управляемый вакуумный разрядник 19. Таким образом, после перевода в замкнутое положение первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников происходит разряд дополнительного накопителя 8 энергии через цепь из последовательно соединенных между собой первого управляемого вакуумного разрядника 18, находящегося в замкнутом положении, вакуумного контактора 7, электроды которого находятся в замкнутом положении, и второго управляемого вакуумного разрядника 19, также находящегося в замкнутом положении. При этом, с одной стороны, поскольку второй вывод 17 дополнительного накопителя 8 энергии является (как отмечалось выше) его плюсовым выводом, то направление тока через вакуумный контактор 7 от разряжающегося дополнительного накопителя 8 энергии (а следовательно, и от разряжающейся ИДЛ) имеет направление, которое противоположно направлению тока I_s=I_o через вакуумный контактор 7 от индуктивного накопителя 2 энергии. С другой стороны, поскольку ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии предварительно заряжена до напряжения U_LO=I_o·ρ, то при замыкании ее на упомянутую цепь обеспечивается в результате ее разряда формирование через находящийся в замкнутом положении вакуумный контактор 7 импульса противотока с амплитудой, равной 10, и длительностью τ_п=2·ρ·N·C, где C - емкость каждого конденсатора 15₁÷15_N ИДЛ, создающего паузу тока через вакуумный контактор 7, в течение которой осуществляется не только разведение его электродов на заданное расстояние, но и надежное восстановление электрической прочности его межэлектродного промежутка, а следовательно, перевод его в разомкнутое положение.To do this, in the patented device using the appropriate ignition units (not shown in the drawings) (depending on the voltage polarity at the first 16 and second 17 terminals of the additional energy storage device 8 and current direction I _s = I _o through the vacuum contactor in the closed position 7 from an inductive energy storage device 2) simultaneous transfer to the closed position of either the first 18 and second 19 vacuum controlled arresters, or the third 20 and fourth 21 vacuum controlled arresters of the 9th switch polarity additional energy storage device 8. So, with the current direction I _s = I _o shown in FIG. 1 through the vacuum contactor 7 and, for example, if the second terminal 17 of the additional energy storage device 8 is its positive terminal, then, using the corresponding ignition blocks, the first 18 is brought into the closed position and the second 19 controlled vacuum arresters of the polarity switch 9 of the additional energy storage 8. As a result, the first 16 and second 17 conclusions of the additional energy storage device 8 (and therefore charged to voltage U _LO = I _o · ρ IDL) turn out to be closed through the first controllable vacuum discharger 18 connected in series, the vacuum contactor 7 in the closed position, the electrodes of which are in the closed position, and also in the closed position, the second controllable vacuum discharger 19. Thus, after the first 18 and second 19 controllable vacuum discharges are in the closed position At the same time, an additional energy storage device 8 is discharged through a circuit from the first controllable vacuum discharger 18 in a closed position, the vacuum contactor 7, the electrodes of which are in a closed position, and the second controlled vacuum discharger 19, also in a closed position, connected in series. Moreover, on the one hand, since the second terminal 17 of the additional energy storage device 8 is (as noted above) its positive output, the direction of the current through the vacuum contactor 7 from the discharging additional energy storage device 8 (and therefore also from the discharging IDL) has a direction which is opposite to the current direction I _s = I _o through the vacuum contactor 7 from the inductive energy storage 2. On the other hand, since the IDL of the additional energy storage device 8 is precharged to a voltage of U _LO = I _o · ρ, when it is shorted to the mentioned circuit, it is ensured that as a result of its discharge, a countercurrent pulse with an amplitude equal to 10 is formed through the closed vacuum contactor 7 and a duration τ _p = 2 · ρ · n · C, where C - capacitance of each capacitor January ₁₅ ÷ 15 _n IDL creating current pause after vacuum contactor 7, within which is carried out not only breeding of its electrodes by a predetermined distance, but also hope Noe restore its electric strength of the interelectrode gap and consequently, its conversion to the open position.

Таким образом, во время паузы тока через вакуумный контактор 7 осуществляется разведение электродов вакуумного контактора 7 (например, с помощью индукционно-динамического механизма) на заданное (в соответствии с его конкретным конструктивным выполнением) расстояние, а также происходит надежное восстановление электрической прочности его межэлектродного промежутка. Вследствие размыкания электродов вакуумного контактора 7 и восстановления электрической прочности его межэлектродного промежутка электрическая цепь, в которую включена первая обмотка 3 индуктивного накопителя 2 энергии, оказывается разомкнутой для постоянного тока. В результате ток из первой обмотки 3 индуктивного накопителя 2 энергии трансформируется в его вторую обмотку 4, к которой подключена омическая нагрузка 6, при этом энергия магнитного потока, обусловленная током, протекающим по второй обмотке 4, составляет, хотя и значительную (основную), но часть ранее запасенной магнитной энергии (энергии магнитного потока, создаваемого током I_s=I_o, протекающим по замкнутой первой обмотке 3), поскольку другая часть энергии - ΔW (накопленная в индуктивности рассеяния индуктивного накопителя 2 энергии и равная ΔW=W₁(1-k²)·k^-2, где W₁ - энергия, накопленная (запасенная) в индуктивном накопителе 2 энергии к моменту формирования упомянутой паузы тока через вакуумный контактор 7, а k - коэффициент связи между первой 3 и второй 4 обмотками) в виде экспоненциального электрического импульса с амплитудой I_o и длительностью, равной длительности заднего фронта упомянутой паузы тока, через находящийся в замкнутом положении замыкатель 5 и находящиеся в замкнутом положении первый 18 и второй 19 управляемые вакуумные разрядники передается на первый 16 и второй 17 выводы дополнительного накопителя 8 энергии, а следовательно, на вход соответствующей ему ИДЛ. В результате в ИДЛ возникает колебательный процесс в виде распространяющегося по ней импульса с длительностью (по его основанию), равной длительности заднего фронта паузы тока через вакуумный контактор 7, а также осуществляется ее дополнительная дозарядка.Thus, during a pause of the current through the vacuum contactor 7, the electrodes of the vacuum contactor 7 are diluted (for example, using the induction-dynamic mechanism) to a predetermined distance (in accordance with its specific design), and the electrical strength of its interelectrode gap is reliably restored. . Due to the opening of the electrodes of the vacuum contactor 7 and the restoration of the electric strength of its interelectrode gap, the electric circuit, which includes the first winding 3 of the inductive energy storage 2, is open for direct current. As a result, the current from the first winding 3 of the inductive energy storage 2 is transformed into its second winding 4, to which the ohmic load 6 is connected, while the magnetic flux energy, due to the current flowing through the second winding 4, is, although significant (main), but portion of previously stored magnetic energy (magnetic flux of energy generated by the current I _s = I _o, flowing through a closed first winding 3) as the other part of energy - ΔW (stored in the leakage inductance of the inductive energy storage device 2 and is equal to W = W ₁ (1-k ²⁾ · k ^-2, wherein W ₁ - energy accumulated (stored) in the inductive energy storage device 2 by the time of formation of said pause current through the vacuum contactor 7, and k - coupling coefficient between the first 3 and second by 4 windings) in the form of an exponential electric pulse with an amplitude of I _o and a duration equal to the duration of the trailing edge of the mentioned current pause, through the closed position 5 and the closed 18 first and second 19 controlled vacuum dischargers are transmitted to the first 16 and second 17 conclusions additional storage 8 of energy, and therefore, to the input of the corresponding IDL. As a result, an oscillatory process occurs in the IDL in the form of a pulse propagating through it with a duration (at its base) equal to the duration of the trailing edge of the current pause through the vacuum contactor 7, and its additional recharging is also carried out.

Иными словами, после окончания паузы тока через вакуумный контактор 7 основная часть ранее запасенной магнитной энергии будет связана уже с током во второй обмотке 4 индуктивного накопителя 2 энергии, при этом ток во второй обмотке 4 обуславливает формирование на подключенной ко второй обмотке 4 омической нагрузке 6, первого (в генерируемой серии импульсов) импульса напряжения с амплитудой U_н1 и имеющего (за счет преобразования во время длительности упомянутого импульса запасенной магнитной энергии в электрическую) экспоненциальную вершину, которая характеризуется постоянной времени, равной L_иво/R_н1, где L_иво - индуктивность второй обмотки 4 индуктивного накопителя 2 энергии, a R_н1 - сопротивление омической нагрузки 6, соответствующей первому импульсу в генерируемой серии импульсов.In other words, after the pause of the current through the vacuum contactor 7, the main part of the previously stored magnetic energy will already be connected to the current in the second winding 4 of the inductive energy storage 2, while the current in the second winding 4 causes the formation of an ohmic load 6 connected to the second winding 4, the first (in the generated pulse series) a voltage pulse with amplitude U _H1 and having (by conversion during the pulse duration of said stored magnetic energy into electrical energy) exponential vertices y, which is characterized by a time constant of L _Ivo / R _N1, wherein _Ivo L - inductance of the second coil 4 of the inductive energy storage device 2, a R _H1 - resistance of resistive load 6, corresponding to the first pulse in the generated pulse series.

Для обеспечения гашения возникших (возбужденных) в ИДЛ колебаний в момент времени, соответствующий окончанию заднего фронта упомянутой паузы тока через вакуумный контактор 7, осуществляется одновременный перевод управляемых ключей 14₁÷14_N из разомкнутого положения в замкнутое положение. В результате индуктивности 12₁÷12_N всех звеньев 11₁÷11_N ИДЛ оказываются зашунтированными соответствующим каждой из них резистором 13₁÷13_N, что приводит к гашению возникших в ИДЛ колебаний.To ensure the damping of the oscillations that have arisen (excited) in the IDL at the time corresponding to the end of the trailing edge of the mentioned current pause through the vacuum contactor 7, the controlled keys 14 ₁ ÷ 14 _N are simultaneously transferred from the open position to the closed position. As a result of inductance 12 ₁ ÷ 12 _{N of} all links 11 ₁ ÷ 11 _N IDL are shunted corresponding to each of them resistor 13 ₁ ÷ 13 _N , which leads to the damping of vibrations arising in IDL.

Кроме того, в момент времени, соответствующий окончанию заднего фронта паузы тока через вакуумный контактор 7, ток через находящиеся в замкнутом положении первый 18 и второй 19 управляемые вакуумные разрядники переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии становится равным нулю. В результате, с одной стороны, разрывается цепь разряда ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии, а следовательно, прекращается процесс перезарядки конденсаторов 15₁÷15_N звеньев 11₁÷11_N ИДЛ до напряжения, имеющего знак, противоположный знаку первоначального напряжения на этих конденсаторах перед формированием упомянутой выше паузы тока через вакуумный контактор 7, а, с другой стороны, происходит автоматический (без дополнительного управления) переход первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 из замкнутого положения в разомкнутое положение.In addition, at the time corresponding to the end of the trailing edge of the current pause through the vacuum contactor 7, the current through the first 18 and second 19 controlled vacuum dischargers of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8 becomes zero. As a result, on the one hand, the IDL discharge circuit of the additional energy storage device 8 is broken, and therefore, the process of recharging the capacitors 15 ₁ ÷ 15 _{N of the} links 11 ₁ ÷ 11 _N IDL to the voltage having the sign opposite to the sign of the initial voltage on these capacitors before forming of the aforementioned current pause through the vacuum contactor 7, and, on the other hand, an automatic (without additional control) transition of the first 18 and second 19 controlled vacuum arresters of the polarity switch 9 tional drive 8 from the closed position to the open position.

Однако для обеспечения надежного восстановления электрической прочности первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников параметры ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии (а именно, величина индуктивности L каждой индуктивности 12₁÷12_N и емкость С каждого конденсатора 15₁÷15_N, а также число N звеньев 11₁÷11_N ИДЛ) выбирается, исходя из выполнения следующих условий. Во-первых, время Δt=N·(L·C)^½ распространения импульса от начала до конца ИДЛ должно быть, по меньшей мере, в два раза больше длительности самого импульса, которая по его основанию равна длительности заднего фронта паузы тока через вакуумный контактор 7, или, иными словами, длительность импульса составляет от 0,1 до 0,2 длительности плоской вершины импульса упомянутой паузы тока. Во-вторых, интервал времени, в течение которого импульс, распространяющийся от начала ИДЛ после отражения его от конца ИДЛ, вновь достигнет ее начала, должен быть не меньше времени, необходимого для надежного восстановления электрической прочности первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников, поскольку только в этом случае импульс, распространяющийся от начала ИДЛ и после отражения его от конца ИДЛ, вновь достигший ее начала, не вызовет пробоя упомянутых управляемых вакуумных разрядников.However, to ensure reliable restoration of the electric strength of the first 18 and second 19 controlled vacuum dischargers, the IDL parameters of the additional energy storage device 8 (namely, the inductance value L of each inductance 12 ₁ ÷ 12 _N and the capacitance C of each capacitor 15 ₁ ÷ 15 _N , as well as the number N links 11 ₁ ÷ 11 _N IDL) is selected based on the following conditions. Firstly, the time Δt = N · (L · C) ^{½ of the} pulse propagation from the beginning to the end of the IDL should be at least twice the duration of the pulse itself, which at its base is equal to the duration of the trailing edge of the current pause through the vacuum contactor 7, or, in other words, the pulse duration is from 0.1 to 0.2 the duration of the flat peak of the pulse of the mentioned current pause. Secondly, the time interval during which the pulse propagating from the beginning of the IDL after reflecting it from the end of the IDL, again reaches its beginning, should be no less than the time required for reliable restoration of the electric strength of the first 18 and second 19 controlled vacuum arresters, since only in this case, the pulse propagating from the beginning of the IDL and after reflecting it from the end of the IDL, having again reached its beginning, will not cause a breakdown of the aforementioned controlled vacuum dischargers.

Интервал времени, в течение которого обеспечивается затухание колебаний в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии, является фактором, ограничивающим сверху частоту следования импульсов в каждой серии, при этом длительность самих импульсов может быть меньше, равна или больше интервала времени, в течение которого обеспечивается затухание колебаний в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии.The time interval during which damping of the oscillations in the IDL of the additional energy storage device 8 is provided is a factor limiting the pulse repetition rate in each series from above, while the duration of the pulses themselves can be less than, equal to, or longer than the time interval during which the damping of oscillations in IDL of additional energy storage 8.

Через интервал времени, отсчитанный от начала первого (в генерируемой серии импульсов) импульса напряжения на омической нагрузке 6 и равный его длительности, с помощью, например, того же индукционно-динамического механизма осуществляется сведение электродов вакуумного контактора 7. В результате перевода вакуумного контактора 7 из разомкнутого положения в замкнутое положение, первая обмотка 3 индуктивного накопителя 2 энергии снова оказывается замкнутой на последовательно соединенные между собой и находящиеся в замкнутом положении замыкатель 5 и вакуумный контактор 7, а следовательно, ток из содержащей омическую нагрузку 6 цепи второй обмотки 4 индуктивного накопителя 2 энергии будет переброшен (трансформирован) в цепь его первой обмотки 3. При этом часть ранее накопленной и связанной с током во второй обмотке 4 магнитной энергии, а именно, количество энергии, соответствующее тому же коэффициенту пропорциональности, равному (1-k²)·k^-2, что и в описанном выше процессе трансформации тока из первой 3 во вторую 4 обмотки индуктивного накопителя 2 энергии, выделяется в омической нагрузке 6 в виде заднего фронта первого (в генерируемой серии импульсов) импульса напряжения.After a time interval counted from the beginning of the first (in the generated series of pulses) voltage pulse at the ohmic load 6 and equal to its duration, using, for example, the same induction-dynamic mechanism, the electrodes of the vacuum contactor 7 are brought together. As a result of the transfer of the vacuum contactor 7 from open position to closed position, the first winding 3 of the inductive energy storage device 2 is again closed to sequentially connected to each other and in the closed position the boiler 5 and the vacuum contactor 7, and therefore, the current from the circuit of the second winding 4 of the inductive energy storage device 2 containing the ohmic load 6 will be transferred (transformed) to the circuit of its first winding 3. In this case, a part of the magnetic coil previously accumulated and connected with the current in the second winding 4 energy, namely, the amount of energy corresponding to the same proportionality factor equal to (1-k ²⁾ · k ^-2, as in the above-described process of transformation of current from the first 3 to the second inductive coil 4 of the store 2 the energy released in the resistive to 6 as a manual ultrasonic inspection of the trailing edge of the first (in the generated pulse series) a voltage pulse.

Таким образом, по окончанию первого импульса в генерируемой серии импульсов энергия магнитного потока в индуктивном накопителе 2 энергии, оставшаяся после упомянутых выше преобразований части предварительно накопленной в нем энергии магнитного потока, во-первых, в электрическую энергию, выделившуюся в соответствующей первому импульсу омической нагрузке 6, а, во-вторых, в электрическую энергию, переданную в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии, связана с током I_s в первой обмотке 3, равным Ii (иными словами, I_s=I₁), при этом I₁<I_O вследствие уменьшения энергии магнитного потока в индуктивном накопителе 2 энергии после генерации первого импульса.Thus, at the end of the first pulse in the generated series of pulses, the magnetic flux energy in the inductive energy storage 2 remains after the above transformations of a portion of the magnetic flux energy previously stored in it, firstly, into the electrical energy released in the ohmic load corresponding to the first pulse 6 and, secondly, the electrical energy transferred to the IDL of the additional energy storage device 8 is connected with the current I _s in the first winding 3 equal to Ii (in other words, I _s = I ₁ ), while I ₁ <I _O e reducing the energy of the magnetic flux in the inductive energy storage 2 after generating the first pulse.

По окончании первого импульса в генерируемой серии импульсов производится сначала отключение от второй обмотки 4 индуктивного накопителя 2 энергии омической нагрузки 6, соответствующей первому импульсу в генерируемой серии импульсов и нагретой за время, соответствующее длительности этого импульса, до предельно допустимой температуры, а затем - подключение ко второй обмотке 4 омической нагрузки 6, соответствующей второму импульсу в генерируемой серии импульсов, при этом обеспечивается безопасность, как при отключении от второй обмотки 4 омической нагрузки 6, отработавшей в импульсном режиме свой временной ресурс непрерывной работы, так и при подключении ко второй обмотке 4 следующей омической нагрузки 6, поскольку во время проведения этих действий вторая обмотка 4 обесточена и электрически изолирована от первой обмотки 3.At the end of the first pulse in the generated pulse series, first, the inductive storage 2 of the ohmic load 6 energy corresponding to the first pulse in the generated pulse series and heated for a time corresponding to the duration of this pulse to the maximum permissible temperature is disconnected from the second winding 4, and then connection to the second winding 4 of the ohmic load 6 corresponding to the second pulse in the generated series of pulses, while ensuring safety, as when disconnecting from the second winding 4 ohmic load 6, which worked out its own temporary resource of continuous operation in a pulsed mode, and when the next ohmic load 6 is connected to the second winding 4, because during these actions the second winding 4 is de-energized and electrically isolated from the first winding 3.

После гашения колебаний в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии токи через управляемые ключи 14₁÷14_N равны нулю, а следовательно, обеспечиваются условия для бездугового одновременного перевода их из замкнутого положения в разомкнутое положение. Здесь необходимо отметить, что при использовании в качестве управляемых ключей 14₁÷14_N управляемых разрядников, то после достижения токами через них нулевого значения автоматически начинается процесс восстановления их электрической прочности. По завершении гашения колебаний в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии напряжение на конденсаторах 15₁÷15_N ее секций 11₁÷11_N (в результате упомянутой дополнительной дозарядки ИДЛ) будет по модулю больше первоначального напряжения - U_LO=I_o·ρ на дополнительном накопителе 8 энергии, обеспечивающего формирование через вакуумный контактор 7 импульса противотока с амплитудой, раной I_o. Однако, поскольку (как отмечалось выше) по окончании первого импульса в генерируемой серии импульсов ток через вакуумный контактор 7 имеет величину, которая меньше I_o, следовательно, для обеспечения формирования через вакуумный контактор 7 импульса противотока с амплитудой I₁<I_O (или, иными словами, для обеспечения через вакуумный контактор 7 паузы тока) необходимо с помощью блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии произвести коррекцию (в сторону уменьшения) величины напряжения на его выводах. Для коррекции величины напряжения на выводах дополнительного накопителя 8 энергии замыкатель-размыкатель 27 блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии (фиг.1) переводится из разомкнутого положения в замкнутое положение. В результате, к выводам 16 и 17 дополнительного накопителя 8 энергии (а следовательно, и к входу ИДЛ) подключается балластный резистор 26 и начинается разряд ИДЛ. При достижении напряжения на выводах 16 и 17 дополнительного накопителя 8 энергии (иными словами, на входе ИДЛ) напряжения, равного U_L1=I₁·ρ, замыкатель-размыкатель 27 переводится из замкнутого в разомкнутое положение. Коррекция величины напряжения на выводах 16 и 17 дополнительного накопителя 8 энергии осуществляется или после гашения колебаний в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии, или во время процесса гашения колебаний в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии, при этом последний случай представляется более предпочтительным, поскольку в ИДЛ, нагруженной на входе на балластный резистор 26, обеспечивается более эффективное гашения колебаний.After damping the oscillations in the IDL of the additional energy storage device 8, the currents through the controlled keys 14 ₁ ÷ 14 _N are equal to zero, and therefore, conditions are provided for an arcless simultaneous transfer of them from a closed position to an open position. It should be noted here that when using 14 ₁ ÷ 14 _N controlled dischargers as controlled keys, then after the currents through them reach a zero value, the process of restoring their electric strength automatically begins. Upon completion of the damping of oscillations in the IDL of the additional energy storage unit 8, the voltage across the capacitors 15 ₁ ÷ 15 _{N of} its sections 11 ₁ ÷ 11 _N (as a result of the mentioned additional charge of the IDL) will be modulo higher than the initial voltage - U _LO = I _o · ρ on the additional storage device 8 of energy, providing the formation through a vacuum contactor 7 of a countercurrent pulse with amplitude, wound I _o . However, since (as noted above) at the end of the first pulse in the generated series of pulses, the current through the vacuum contactor 7 has a value that is less than I _o , therefore, to ensure the formation of a counter current pulse through the vacuum contactor 7 with an amplitude of I ₁ <I _O (or, in other words, to ensure a current pause through the vacuum contactor 7), it is necessary to correct (in the direction of decreasing) the voltage value at its terminals using the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage device 8. To correct the voltage at the terminals of the additional energy storage device 8, the contactor-disconnector 27 of the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage device 8 (FIG. 1) is transferred from the open position to the closed position. As a result, the ballast resistor 26 is connected to the terminals 16 and 17 of the additional energy storage device 8 (and, consequently, to the IDL input) and the IDL discharge begins. When the voltage at the terminals 16 and 17 of the additional energy storage device 8 (in other words, at the IDL input) reaches a voltage equal to U _L1 = I ₁ · ρ, the contactor-disconnector 27 is transferred from the closed to the open position. The correction of the voltage at the terminals 16 and 17 of the additional energy storage device 8 is carried out either after damping the oscillations in the IDL of the additional energy storage device 8, or during the process of damping the oscillations in the IDL of the additional energy storage device 8, the latter case being more preferable, since the IDL loaded at the input to the ballast resistor 26, a more effective damping of the oscillations is provided.

Перед формированием второго импульса в генерируемой серии импульсов замыкатель 5 находится в замкнутом положении, управляемые ключи 14₁÷14_N, управляемые вакуумные разрядники 18, 19, 20, 21 и замыкатель-размыкатель 27 находятся в разомкнутом положении, а электроды вакуумного контактора 7 находятся в замкнутом положении. Кроме того, оставшаяся после генерации первого импульса часть энергии, ранее накопленной в магнитном поле индуктивного накопителя 2 энергии, связана с током I_s=I₁, протекающим по замкнутому контуру, который образован первой обмоткой 3 и находящимися в замкнутом положении замыкателем 5 и вакуумным контактором 7, ИДЛ заряжена до напряжения U_L1, обеспечивающего при замыкании входа ИДЛ протекание тока, равного I₁ в течение времени τ_п=2·ρ·N·C, а ко второй обмотке 4 индуктивного накопителя 2 энергии подключена омическая нагрузка 6, предназначенная для второго импульса в генерируемой серии импульсов.Before the formation of the second pulse in the generated series of pulses, the contactor 5 is in the closed position, the controlled keys 14 ₁ ÷ 14 _N , the controlled vacuum arresters 18, 19, 20, 21 and the contact-breaker 27 are in the open position, and the electrodes of the vacuum contactor 7 are in closed position. In addition, the part of the energy remaining after the generation of the first pulse that was previously accumulated in the magnetic field of the inductive energy storage device 2 is associated with a current I _s = I ₁ flowing in a closed circuit, which is formed by the first winding 3 and in the closed position by a contactor 5 and a vacuum contactor 7, the IDL is charged to a voltage U _L1 , which ensures that when the IDL input is closed, a current flows equal to I ₁ for a time τ _p = 2 · ρ · N · C, and an ohmic load 6 is connected to the second winding 4 of the inductive energy storage device 2, designed for the second pulse in the generated pulse series.

Формирование второго импульса в генерируемой серии импульсов осуществляется аналогично описанному выше процессу формирования первого импульса, а именно, с помощью дополнительного накопителя 8 энергии осуществляется формирование паузы тока через вакуумный контактор 7 путем пропускания через него импульса противотока с амплитудой, равной I₁ (иными словами, равной величине тока от индуктивного накопителя 2 энергии, протекающего через вакуумный контактор 7 в момент повторного размыкания его электродов), и длительностью τ_п=2·ρ·N·C, обеспечивающей, с одной стороны, возможность разведения электродов вакуумного контактора 7 на заданное расстояние, а, с другой стороны, надежное восстановление электрической прочности межэлектродного промежутка вакуумного контактора 7. При этом, поскольку полярность напряжения на выводах 16 и 17 дополнительного накопителя 8 энергии в этом случае отличается от полярности напряжения на тех же выводах при формировании первого импульса, то, в отличие от описанного выше процесса формирования первого импульса, с помощью соответствующих блоков поджига осуществляется одновременный перевод из разомкнутого положения в замкнутое положение не первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии, а его третьего 20 и четвертого 21 управляемых вакуумных разрядников. Во время паузы тока через вакуумный контактор 7 осуществляется разведение его электродов на заданное расстояние, а также надежное восстановление электрической прочности его межэлектродного промежутка. В момент времени, соответствующий окончанию заднего фронта упомянутой паузы тока через вакуумный контактор 7, осуществляется одновременный перевод управляемых ключей 14₁÷14_N из разомкнутого положения в замкнутое положение, а также осуществляется с помощью блока 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии коррекция (в сторону уменьшения) величины напряжения на его выводах, при этом (аналогично тому, как описано выше) коррекция величины напряжения на выводах 16 и 17 дополнительного накопителя 8 энергии осуществляется или после гашения колебаний в ИДЛ дополнительного накопителя 8 энергии, или во время процесса гашения колебаний в ИДЛ. После гашения колебаний в ИДЛ осуществляется одновременный перевод управляемых ключей 14₁÷14_N из замкнутого положения в разомкнутое положение. В момент времени, соответствующий окончанию второго импульса, осуществляется перевод вакуумного контактора 7 из разомкнутого положения в замкнутое положение, а затем производится отключение от обесточенной второй обмотки 4 омической нагрузки 6, соответствующей второму импульсу, и подключение к ней омической нагрузки 6, соответствующей третьему импульсу в генерируемой серии импульсов.The formation of the second pulse in the generated series of pulses is carried out similarly to the process of forming the first pulse described above, namely, using an additional energy storage device 8, a current pause is generated through the vacuum contactor 7 by passing a countercurrent pulse through it with an amplitude equal to I ₁ (in other words, equal to magnitude of the current from the inductive energy storage 2, flowing through the vacuum contactor 7 at the time of its re-opening the electrodes), and a duration τ _p = 2 · ρ · N · C, to ensure On the one hand, the possibility of diluting the electrodes of the vacuum contactor 7 to a predetermined distance, and, on the other hand, the reliable restoration of the electric strength of the interelectrode gap of the vacuum contactor 7. Moreover, since the voltage polarity at the terminals 16 and 17 of the additional energy storage 8 in this case differs from the polarity of the voltage at the same terminals when forming the first pulse, then, in contrast to the process of forming the first pulse described above, using the corresponding ignition blocks simultaneous transfer from the open position to the closed position is carried out not of the first 18 and second 19 controlled vacuum dischargers of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8, but of its third 20 and fourth 21 controlled vacuum dischargers. During a pause of the current through the vacuum contactor 7, the electrodes are diluted to a predetermined distance, as well as the reliable restoration of the electric strength of its interelectrode gap. At the point in time corresponding to the end of the trailing edge of the mentioned current pause through the vacuum contactor 7, the controlled keys 14 ₁ ÷ 14 _N are simultaneously transferred from the open position to the closed position, and correction is also carried out using the charging voltage correction unit 10 of the additional energy storage device 8 (in side of decreasing) the magnitude of the voltage at its terminals, while (similar to as described above) the correction of the voltage at the terminals 16 and 17 of the additional energy storage 8 is carried out or after quenching oscillations in IDL additional energy storage device 8 or during the oscillation damping process in IDL. After damping the oscillations in the IDL, the controlled keys 14 ₁ ÷ 14 _N are simultaneously transferred from the closed position to the open position. At the time corresponding to the end of the second pulse, the vacuum contactor 7 is transferred from the open position to the closed position, and then the ohmic load 6 corresponding to the second pulse is disconnected from the de-energized second winding 4 and the ohmic load 6 corresponding to the third pulse is connected to it generated series of pulses.

Формирование третьего и последующих импульсов в генерируемой серии импульсов осуществляется аналогично тому, как описано выше, при этом поскольку полярность напряжения на выводах 16 и 17 дополнительного накопителя 8 энергии после каждого импульса меняется на обратное, то с помощью соответствующих блоков поджига одновременный перевод из разомкнутого положения в замкнутое положение первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии, а также третьего 20 и четвертого 21 управляемых вакуумных разрядников осуществляется в чередующейся последовательности. Так, в рассматриваемом выше примере осуществления изобретения при генерации нечетных импульсов в каждой серии импульсов осуществляется одновременный перевод из разомкнутого положения в замкнутое положение третьего 20 и четвертого 21 управляемых вакуумных разрядников переключателя 9 полярности дополнительного накопителя 8 энергии, а при генерации четных импульсов в каждой серии импульсов осуществляется одновременный перевод из разомкнутого положения в замкнутое положение первого 18 и второго 19 управляемых вакуумных разрядников. Кроме того, при формировании последнего импульса в каждой серии импульсов коррекция напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии не производится.The formation of the third and subsequent pulses in the generated series of pulses is carried out similarly as described above, while since the polarity of the voltage at the terminals 16 and 17 of the additional energy storage 8 after each pulse is reversed, using the corresponding ignition blocks, the simultaneous transfer from the open position to closed position of the first 18 and second 19 controllable vacuum arresters of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8, as well as the third 20 and fourth 21 control The applied vacuum arresters are carried out in alternating sequence. So, in the example of the invention considered above, when generating odd pulses in each series of pulses, the third 20 and fourth 21 controlled vacuum arresters of the polarity switch 9 of the additional energy storage device 8 are simultaneously transferred from the open position to the closed position, and when generating even pulses in each series of pulses simultaneous transfer from the open position to the closed position of the first 18 and second 19 controlled vacuum arresters is carried out. In addition, when forming the last pulse in each series of pulses, the correction of the charging voltage of the additional energy storage device 8 is not performed.

Если патентуемый генератор предназначен для работы в режиме генерации следующих одна за другой одинаковых серий импульсов и при этом используется один и тот же комплект сменяемых омических нагрузок 6, то для обеспечения упрощения управления его работой целесообразно, чтобы блок 10 коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии был выполнен (фиг.2) в виде M-1 (поскольку, как отмечалось выше, при формировании последнего импульса в каждой серии импульсов коррекция напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии не производится), где M равно количеству импульсов в каждой серии импульсов, генерируемых патентуемым генератором, цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные между собой балластный резистор 26_m и замыкатель-размыкатель 27_m, где m=1, 2, …, M-1, при этом замыкатели-размыкатели 27₁÷27_M-1 поочередно и в соответствии с очередностью соответствующего каждому из них импульсу в генерируемой серии импульсов переводятся из разомкнутого положения в замкнутое положение на один и тот же интервал времени. Иными словами, для обеспечения коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии на этапе формирования первого импульса в генерируемой серии импульсов замыкатель-размыкатель 27₁ переводится из разомкнутого положения в замкнутое положение на предварительно выбранный интервал времени, а для обеспечения коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии на этапе формирования второго импульса в генерируемой серии импульсов замыкатель-размыкатель 27₂ переводится из разомкнутого положения в замкнутое положение на упомянутый выше тот же предварительно выбранный интервал времени, и так далее до этапа формирования последнего импульса в генерируемой серии импульсов. Что касается величины сопротивления соответствующего каждому замыкателю-размыкателю 27₁÷27_M-1 балластного резистора 26₁÷26_M-1, то она подбирается исходя из обеспечения требуемой на этапе формирования соответствующего импульса в генерируемой серии импульсов коррекции величины напряжения зарядки дополнительного накопителя 8 энергии за время нахождения соответствующего каждому из них замыкателя-размыкателя 27₁÷27_M-1 в замкнутом положении. В соответствии с вышесказанным сопротивление m-го балластного резистора 26_m меньше сопротивления (m+1)-го балластного резистора 26_m+1.If the patented generator is designed to operate in the generation mode of successive identical series of pulses and the same set of interchangeable ohmic loads 6 is used, then to ensure simplified control of its operation, it is advisable that the charging voltage correction block 10 of the additional energy storage 8 be made (figure 2) in the form of M-1 (since, as noted above, during the formation of the last pulse in each series of pulses, the correction of the charging voltage of the additional energy storage 8 is not produced), where M is equal to the number of pulses in each series of pulses generated by the patented generator, chains, each of which contains a ballast resistor 26 _m and a contactor-disconnector 27 _m in series, where m = 1, 2, ..., M-1 in this case, the circuit-breakers 27 ₁ ÷ 27 _M-1 alternately and in accordance with the sequence of the corresponding pulse for each of them in the generated series of pulses are transferred from the open position to the closed position for the same time interval. In other words, to ensure the correction of the charging voltage of the additional energy storage device 8 at the stage of formation of the first pulse in the generated pulse series, the contactor-disconnector 27 _{1 is} transferred from the open position to the closed position for a pre-selected time interval, and to ensure the correction of the charging voltage of the additional energy storage device 8 by second pulse generating step in a series of pulses generated by the circuit breaker-contactor February ₂₇ translates from the open position to the closed polo ix referred to above the same preselected time interval, and so on until the last pulse forming step in the generated pulse series. As for the resistance value corresponding to each circuit-breaker 27 ₁ ÷ 27 _{M-1 of the} ballast resistor 26 ₁ ÷ 26 _M-1 , it is selected on the basis of ensuring the required value of the charging voltage of the additional energy storage 8 in the generated pulse series to correct the charging voltage while the corresponding contactor-breaker 27 ₁ ÷ 27 _{M-1 is} in the closed position. In accordance with the foregoing, the resistance of the mth ballast 26 _{m is} less than the resistance of the (m + 1) th ballast 26 _{m + 1} .

В рассматриваемом выше примере осуществления патентуемого изобретения обеспечивается генерация серий импульсов миллисекундного диапазона гиговаттной мощности с возможностью изменения как длительности каждого импульса в генерируемой серии импульсов, так и интервала времени между каждой парой следующих друг за другом импульсов, при этом импульсы напряжения на сменяемых омических нагрузках 6 в каждой серии генерируемых импульсов имеют постепенно убывающую амплитуду. В другом предпочтительном воплощении патентуемого изобретения (фиг.3), для обеспечения одинакового значения амплитуды импульса напряжения на каждой сменяемой или переключаемой омической нагрузке 6, вторая обмотка 4 индуктивного накопителя 2 энергии выполнена с K-1 отводами (где K равно количеству импульсов в генерируемой серии импульсов), которые совместно с выводом от начала и выводом от конца второй обмотки 4 образуют K+1 выводов второй обмотки 4, а именно: 30₁, 30₂, …, 30_k, 30_k+1, …, 30_K+1, где k=1, 2, …, K) и которые предназначены для подключения одного вывода каждой сменяемой омической нагрузки 6_k к первому выводу 30₁ второй обмотки 4, который соответствует ее началу, а другого вывода сменяемой или переключаемой омической нагрузки 6_k, соответствующей k-му импульсу в генерируемой конечной последовательности импульсов, к k+1 выводу - 30_k+1 второй обмотки 4. Таким образом, подключение каждой очередной сменяемой омической нагрузки 6_k к большему количеству витков второй обмотки 4 (по сравнению с предыдущей омической нагрузкой 6_k-1) обеспечивает увеличение амплитуды импульса напряжения на ней до величины, соответствующей амплитуде первого импульса напряжения в генерируемой серии импульсов.In the embodiment of the patented invention considered above, generation of series of pulses of the millisecond range of gigawatt power is provided with the possibility of changing both the duration of each pulse in the generated series of pulses and the time interval between each pair of successive pulses, while the voltage pulses are replaced by 6 ohms each series of generated pulses have a gradually decreasing amplitude. In another preferred embodiment of the patented invention (Fig. 3), to ensure the same value of the amplitude of the voltage pulse at each changeable or switchable ohmic load 6, the second winding 4 of the inductive energy storage 2 is made with K-1 taps (where K is equal to the number of pulses in the generated series pulses), which together with the output from the beginning and the output from the end of the second winding 4 form K + 1 outputs of the second winding 4, namely: 30 ₁ , 30 ₂ , ..., 30 _k , 30 _{k + 1} , ..., 30 _{K + 1} , where k = 1, 2, ..., K) and which are designed to connect one output each replaceable resistive load 6 _k to the first terminal 30 ₁ of the second coil 4, which corresponds to its top, and the other output replaceable or switchable resistive load 6, _k, the corresponding k-th pulse in the generated final pulse sequence to the k + 1 terminal - 30 _{k + 1 of the} second winding 4. Thus, the connection of each successive changeable ohmic load 6 _k to a larger number of turns of the second winding 4 (compared with the previous ohmic load 6 _k-1 ) provides an increase in the amplitude of the voltage pulse on it to the value corresponding to the amplitude of the first voltage pulse in the generated series of pulses.

Промышленная применимость изобретения подтверждается также возможностью использования известных из уровня техники электрических компонент для его осуществления.The industrial applicability of the invention is also confirmed by the possibility of using known from the prior art electrical components for its implementation.

Claims

1. The pulse generator on an inductive energy storage device with transformer coupling, containing a power source, a double-winding inductive energy storage unit made with transformer coupling between the first and second windings, a contactor, an ohmic load, a vacuum contactor and an additional energy storage device, characterized in that it further comprises an additional energy storage device polarity switch and an additional energy storage device charging voltage correction unit, which is designed as an artificial a long line (IDL) of N, where N≥10, are connected in series of identical L-shaped LC-links, while in parallel with the inductance of each IDL link a chain of resistors and a controlled key are connected in series, and these managed keys form a group of synchronously triggered controlled keys, the inductance output of the first link, which is not connected to the capacitor of the same link, is the first output of an additional energy storage, and the interconnected outputs of the capacitors of all links IDLs are the second output of the additional energy storage device, the first output of the power source is connected to the first output of the contactor and the first output of the first winding of the inductive energy storage device, while the second output of the first winding of the inductive energy storage device is connected to the first output of the vacuum contactor and the first terminal of the polarity switch of the additional energy storage device, and the second terminal of the power source is connected to the second terminal of the contactor, the second terminal of the vacuum contactor and the second terminal of the switch the brightness of the additional energy storage device, the third terminal of the polarity switch of the additional energy storage device is connected to the first terminal of the charging voltage correction unit of the additional energy storage device and the fourth terminal of the polarity switch of the additional energy storage device is connected to the second terminal of the charging voltage correction unit of the additional energy storage device and the second the output of an additional energy storage, and the ohmic load is connected to watts swarm winding inductive energy storage with ensuring the possibility of replacing it at the end of each pulse in the generated pulse series.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the polarity switch of the additional energy storage device includes four identical controlled vacuum dischargers, while the first terminals of the first and third controlled vacuum dischargers connected to each other are the first terminal of the polarity switch of the additional energy storage device, interconnected first the conclusions of the second and fourth controlled vacuum arresters are its second conclusion, and the interconnected second conclusions of the first and fourth control of the vacuum dischargers and interconnected second terminals of the second and third controlled vacuum arresters are the third and fourth terminals of the polarity switch of the additional energy storage device, respectively.

3. The generator according to claim 1, characterized in that the charging voltage correction unit of the additional energy storage device is made in the form of one chain of a ballast resistor and a contactor-disconnector connected in series, while the first and second conclusions of the charging voltage correction unit of the additional energy storage device are respectively, the first and second ends of said chain.

4. The generator according to claim 1, characterized in that the charging voltage correction unit of the additional energy storage device is made in the form of M-1, where M is equal to the number of pulses in the generated series of pulses, chains, each of which is connected in series between a ballast resistor and a contactor-disconnector , while one interconnected conclusions of said chains and interconnected other conclusions of said chains are, respectively, the first and second conclusions of the correction block of the charging voltage of the additional drive en ergy, and the resistance of the mth ballast is less than the resistance of the (m + 1) th ballast, where m = 1, 2, ..., M-1.

5. The generator according to claim 1, characterized in that the second winding of the inductive energy storage device is made with K-1 taps, which together with the leads from the beginning and end of the second winding form K + 1 leads of the second winding and which are designed to connect one output of each replaceable ohmic load to the first output of the second winding, which corresponds to its beginning, and the other output of the replaceable ohmic load corresponding to the k-th pulse in the generated finite sequence of pulses, to k + 1 output of the second winding, where k = 1, 2, ..., K, and K ra but the number of pulses generated in the pulse train.