RU2777728C1 - High-voltage switching apparatus - Google Patents
High-voltage switching apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777728C1 RU2777728C1 RU2021109306A RU2021109306A RU2777728C1 RU 2777728 C1 RU2777728 C1 RU 2777728C1 RU 2021109306 A RU2021109306 A RU 2021109306A RU 2021109306 A RU2021109306 A RU 2021109306A RU 2777728 C1 RU2777728 C1 RU 2777728C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- voltage
- transformers
- relay
- transformer
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 44
- 210000003165 Abomasum Anatomy 0.000 claims description 8
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 abstract 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может использоваться для коммутации высокого напряжения. Предлагаемый высоковольтный коммутатор может использоваться в цепях управления высоковольтным оборудованием, в том, числе высоковольтными испытательными установками и устройствами, в цепях питания и управления лучевыми исследовательскими и технологическими установками, а также в системах электропитания СВЧ генераторных приборов и др.The invention relates to the field of instrumentation and can be used for switching high voltage. The proposed high-voltage switch can be used in control circuits of high-voltage equipment, including high-voltage test facilities and devices, in power supply and control circuits of beam research and technological installations, as well as in power supply systems for microwave generator devices, etc.
Из уровня техники известен высоковольтный переключатель (см. [1] авторское свидетельство SU 801129 A1), содержащий переключатель из последовательно соединенных герконов, отделенных от обмотки управления высоковольтной изоляцией.A high-voltage switch is known from the prior art (see [1] copyright certificate SU 801129 A1), containing a switch of series-connected reed switches separated from the control winding by high-voltage insulation.
Из уровня техники известен высоковольтный переключатель (см. [2] авторское свидетельство SU 1737550), содержащий последовательно соединенные герконы, отделенные от управляющей обмотки высоковольтной изоляцией. Для улучшения работы ключа в изоляции установлены ферритовые стержни. Герконы управляют высоковольтным тиристором.A high-voltage switch is known from the prior art (see [2] copyright certificate SU 1737550) containing series-connected reed switches separated from the control winding by high-voltage insulation. To improve the operation of the key, ferrite rods are installed in the insulation. Reed switches control a high-voltage thyristor.
В схемах ключей, описанных в [1] и [2] источниках, использованы N последовательно соединенных герконов, отделенных от управляющей обмотки высоковольтной изоляцией.In the switch circuits described in [1] and [2] sources, N series-connected reed switches are used, separated from the control winding by high-voltage insulation.
Недостатком такой схемы является трудность обеспечения высокой надежности переключения ключа при напряжении более 10-15 кВ, так как при таком напряжении слой изоляции получается слишком большим.The disadvantage of such a scheme is the difficulty of ensuring high reliability of switching the key at a voltage of more than 10-15 kV, since at such a voltage the insulation layer is too large.
Из уровня техники известен высоковольтный переключатель (см.[3] авторское свидетельство SU 1734203 A1), содержащий N последовательно соединенных транзисторов, к входу (базе) которых подключены N схем управления. Включение (открывание) ключа осуществляется путем подачи управляющего сигнала через высоковольтные оптроны на схемы управления. Питание схем управления осуществляется от конденсаторов, которые подзаряжаются во время нахождения ключа в закрытом состоянии. Во время включения (открывания) ключа питающие конденсаторы постепенно разряжаются и до полного разряда конденсаторов ключ должен быть закрыт.A high-voltage switch is known from the prior art (see [3] copyright certificate SU 1734203 A1), containing N series-connected transistors, to the input (base) of which N control circuits are connected. Turning on (opening) the key is carried out by applying a control signal through high-voltage optocouplers to the control circuits. The control circuits are powered by capacitors, which are recharged while the key is in the closed state. When the key is turned on (opened), the supply capacitors are gradually discharged and the key must be closed until the capacitors are completely discharged.
Недостатком такой схемы является невозможность длительного нахождения ключа в открытом состоянии.The disadvantage of this scheme is the impossibility of keeping the key in the open state for a long time.
Известен патент [4] – US 6900557 B1, опубл.31.05.2005, где раскрыт высоковольтный транзисторный ключ, содержащий N последовательно соединенных транзисторов и N управляющих трансформаторов, к базе каждого транзистора подключен выход схемы управления ключом, второй выход схемы управления ключом подключен к эмиттеру каждого транзистора, входы схемы управления ключом соединены с вторичной обмоткой трансформатора, к первичной обмотке управляющих трансформаторов подключена схема формирователя управляющего сигнала.Known patent [4] - US 6900557 B1, publ. 05/31/2005, which discloses a high-voltage transistor switch containing N series-connected transistors and N control transformers, the output of the key control circuit is connected to the base of each transistor, the second output of the key control circuit is connected to the emitter of each transistor, the inputs of the key control circuit are connected to the secondary winding of the transformer, the control signal generator circuit is connected to the primary winding of the control transformers.
Отличие заявленного устройства от раскрытого в [4] состоит в том, что управляющие трансформаторы включены по схеме трансформаторов тока, причем первичная обмотка, общая для всех N трансформаторов, выполнена в виде отрезка высоковольтного кабеля.The difference between the claimed device and that disclosed in [4] is that the control transformers are connected according to the current transformer circuit, and the primary winding, common to all N transformers, is made in the form of a high-voltage cable segment.
Следует также отметить, что известен высоковольтный транзисторный ключ [5] - (RU 69685 U1, опубл.: 27.12.2007), в котором управляющие трансформаторы включены по схеме трансформаторов тока (TT1-TTn), причем первичная обмотка выполнена общей для всех N трансформаторов.It should also be noted that a high-voltage transistor switch is known [5] - (RU 69685 U1, publ.: 12/27/2007), in which the control transformers are connected according to the current transformer circuit (TT1-TTn), and the primary winding is made common for all N transformers .
Не смотря на то, что для него обеспечивается упрощение, в качестве общей первичной обмотки трансформаторов тока не предусмотрено использование отрезка высоковольтного кабеля. Значит в конструкции этих трансформаторов необходимо использовать большое количество изоляционных материалов, так как все вторичные обмотки трансформаторов находятся под высоким напряжением, различным по величине для каждого трансформатора. Такая конструкция трансформатора приводит к существенному увеличению индуктивности рассеивания, что в свою очередь приводит к искажению формы импульсов - затягиванию фронтов импульсов. Таким образом приведенная в данном патенте конструкция управляющих трансформаторов не даст существенного увеличения быстродействия и повышения надежности.Despite the fact that simplification is provided for it, the use of a high-voltage cable segment is not provided as a common primary winding of current transformers. This means that in the design of these transformers it is necessary to use a large amount of insulating materials, since all the secondary windings of the transformers are under high voltage, different in magnitude for each transformer. This design of the transformer leads to a significant increase in the leakage inductance, which in turn leads to a distortion of the shape of the pulses - a delay in the fronts of the pulses. Thus, the design of control transformers given in this patent will not provide a significant increase in speed and increase in reliability.
Также, в источнике информации [6] – SU 510064 A1, опубл.: 27.09.1996, раскрыто выполнение общей первичной обмотки в виде отрезка высоковольтного кабеля.Also, in the source of information [6] - SU 510064 A1, publ.: 09/27/1996, the execution of a common primary winding in the form of a high-voltage cable segment is disclosed.
Но технической проблемой там является то, что магнитопроводы, надетые на кабели, представляющие собой первичную обмотку трансформаторов управления тиристорами, существенно (в сотни раз, если не в тысячи) увеличивает индуктивность кабеля. Действительно, индуктивности восходящей ветви кабеля и нисходящей ветви вычитаются друг из друга. Но вследствие неизбежной асимметрии расположения ветвей кабеля и расположения охватывающих магнитопроводов эти индуктивности не будут равными друг другу и полной компенсации невозможно будет добиться.But the technical problem there is that the magnetic circuits put on the cables, which are the primary winding of thyristor control transformers, significantly (hundreds of times, if not thousands) increase the cable inductance. Indeed, the upstream and downstream inductances are subtracted from each other. But due to the inevitable asymmetry in the location of the cable branches and the location of the surrounding magnetic circuits, these inductances will not be equal to each other and full compensation will not be possible to achieve.
В результате индуктивность кабеля управления со стороны генератора управляющих импульсов 5 в результате установки этих магнитопроводов значительно возрастет (возможно на 1 или 2 порядка) что приведет к увеличению длительности фронтов управляющих импульсов, снизит быстродействие и надежность.As a result, the inductance of the control cable from the side of the
Кроме того, описанную в [6] схему невозможно использовать для управления реле, т.к. она используется для открывания тиристоров короткими импульсами и не может сформировать постоянное напряжение, необходимое для срабатывания реле.In addition, the scheme described in [6] cannot be used to control the relay, because it is used to open the thyristors with short pulses and cannot generate the DC voltage required to operate the relay.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по совокупности признаков, принятым за прототип, является высоковольтный транзисторный ключ (см. [7] – RU 2339158 С2, опубл.: 20.11.2008).The closest analogue to the claimed invention in terms of the set of features taken as a prototype is a high-voltage transistor switch (see [7] - RU 2339158 C2, publ.: 20.11.2008).
В схеме ключа, описанных в патенте, используются N транзисторных ключей, соединенных последовательно. Входы (затворы) транзисторных ключей подключены к вторичным обмоткам управляющего трансформатора через согласующие и защитные элементы. Такая схема позволяет осуществлять гальваническую развязку цепей управления и высоковольтных цепей, а также осуществлять лучшую одновременность включения и выключения транзисторов ключа.The key circuit described in the patent uses N transistor switches connected in series. The inputs (gates) of the transistor switches are connected to the secondary windings of the control transformer through matching and protective elements. Such a circuit allows for galvanic isolation of control circuits and high-voltage circuits, as well as for better simultaneity of turning on and off the switch transistors.
Вместо транзисторных ключей могут быть использованы герконовые реле.Instead of transistor switches, reed relays can be used.
Технической проблемой аналога из патента [7] является высокая сложность и, следовательно, высокая стоимость изготовления управляющего трансформатора, так как конструкция его предусматривает наличие N вторичных обмоток, каждая из которых находится под различным по величине высоким напряжением, что требует использования большого объема высоковольтных изолирующих материалов. Такой трансформатор имеет увеличенное поле рассеивания, вследствие чего форма управляющих импульсов может искажаться, что вызывает неодновременное срабатывание ключей, что в свою очередь уменьшает быстродействие и снижает надежность ключа.The technical problem of the analogue from the patent [7] is the high complexity and, consequently, the high cost of manufacturing a control transformer, since its design provides for the presence of N secondary windings, each of which is under a different high voltage, which requires the use of a large amount of high-voltage insulating materials . Such a transformer has an increased stray field, as a result of which the shape of the control pulses can be distorted, which causes non-simultaneous operation of the keys, which in turn reduces the speed and reduces the reliability of the key.
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является устранение недостатков прототипа и иных известных решений.The technical challenge facing the invention is to eliminate the shortcomings of the prototype and other known solutions.
Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение быстродействия, увеличение надежности, уменьшения количества элементов ключа и уменьшение размеров высоковольтного коммутатора.The technical result of the claimed invention is an increase in speed, an increase in reliability, a decrease in the number of key elements and a decrease in the size of a high-voltage switch.
Указанные задача и технический результат достигаются за счет того, что заявлено высоковольтное коммутационное устройство, содержащее N последовательно соединенных реле, в том числе герконовых реле, и N управляющих трансформаторов, отличающееся тем, что с целью увеличения надежности и повышения быстродействия управляющие трансформаторы включены по схеме трансформаторов тока, причем первичная обмотка выполнена в виде отрезка высоковольтного кабеля продетого последовательно через сердечники всех N управляющих трансформаторов.The specified task and technical result are achieved due to the fact that a high-voltage switching device is claimed, containing N series-connected relays, including reed relays, and N control transformers, characterized in that, in order to increase reliability and increase speed, control transformers are connected according to the transformer circuit current, and the primary winding is made in the form of a piece of high-voltage cable threaded in series through the cores of all N control transformers.
Контакты каждого реле могут быть зашунтированы выравнивающим резистором.The contacts of each relay can be shunted with a balancing resistor.
К управляющей обмотке каждого реле может быть подключен выход схемы управления ключом, которая преобразует переменное напряжение от вторичной обмотки трансформатора в постоянное.The output of the key control circuit can be connected to the control winding of each relay, which converts the alternating voltage from the secondary winding of the transformer into a constant one.
Входы схемы управления ключом могут быть соединены с вторичной обмоткой трансформатора, к первичной обмотке управляющих трансформаторов подключена схема формирователя управляющего сигнала.The inputs of the key control circuit can be connected to the secondary winding of the transformer, the control signal generator circuit is connected to the primary winding of the control transformers.
К первичной обмотке управляющих трансформаторов, которая является общей для всех N трансформаторов, может быть подключен ограничивающий резистор и усилитель управляющего сигнала, которые представляют собой схему формирователя управляющего сигнала.To the primary winding of the control transformers, which is common to all N transformers, a limiting resistor and a control signal amplifier can be connected, which are a control signal generator circuit.
К управляющей обмотке каждого реле может быть подключен выход схемы управления ключом, которая преобразует переменное напряжение от вторичной обмотки трансформатора в постоянное, а входы схемы управления ключом соединены с вторичной обмоткой трансформатора, причем к первичной обмотке управляющих трансформаторов подключена схема формирователя управляющего сигнала.The output of the key control circuit can be connected to the control winding of each relay, which converts the alternating voltage from the secondary winding of the transformer into a constant one, and the inputs of the key control circuit are connected to the secondary winding of the transformer, and the control signal generator circuit is connected to the primary winding of the control transformers.
Применение в предлагаемом высоковольтном ключе в отличие от прототипа, N реле (в том числе герконовых реле), позволяет добиться увеличения надежности и уменьшения количества элементов ключа, так как рабочее напряжение реле значительно выше рабочего напряжения транзистора. Снижение количества элементов приводит к увеличению надежности, уменьшению размеров и снижению стоимости устройства.The use of the proposed high-voltage key, unlike the prototype, N relays (including reed relays), allows you to increase reliability and reduce the number of key elements, since the operating voltage of the relay is much higher than the operating voltage of the transistor. Reducing the number of elements leads to an increase in reliability, a reduction in size and a decrease in the cost of the device.
Кроме того, использование в качестве первичной обмотки трансформаторов тока отрезка высоковольтного кабеля, продетого последовательно через сердечники всех управляющих трансформаторов, позволяет существенно упростить конструкцию трансформатора, что приводит также к увеличению надежности и уменьшению размеров изделия. Кроме того, трансформаторы тока имеют низкое значение поля рассеивания что приводит к тому, что управляющие сигналы всех трансформаторов имеют одинаковую форму, реле срабатывают одновременно а это приводит к увеличению быстродействия и повышению надежности устройства.In addition, the use of a piece of high-voltage cable as the primary winding of current transformers, threaded in series through the cores of all control transformers, makes it possible to significantly simplify the design of the transformer, which also leads to an increase in reliability and a reduction in the size of the product. In addition, current transformers have a low stray field, which leads to the fact that the control signals of all transformers have the same shape, the relays operate simultaneously, which leads to an increase in speed and an increase in the reliability of the device.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На Фиг.1 показана принципиальная схема высоковольтного коммутационного устройства.Figure 1 shows a schematic diagram of a high-voltage switching device.
На Фиг.2 приведены сравнительные фотографии размеров изделий управляющего трансформатора для ключа, выполненные: (вид слева - по прототипу [7], где трансформатор имеет первичную обмотку и четыре вторичных обмотки с высоковольтной изоляцией; вид справа - заявленный трансформатор тока, имеющий первичную обмотку в виде отрезка высоковольтного кабеля и вторичную обмотку).Figure 2 shows comparative photographs of the dimensions of the products of the control transformer for the key, made: (left view - according to the prototype [7], where the transformer has a primary winding and four secondary windings with high-voltage insulation; right view - the declared current transformer having a primary winding in in the form of a piece of high-voltage cable and the secondary winding).
На Фиг.3 приведен пример применения коммутационного устройства в схеме двухтактного импульсного модулятора для питания СВЧ генераторного прибора - магнетрона.Figure 3 shows an example of the use of a switching device in the circuit of a push-pull pulse modulator for powering a microwave generating device - a magnetron.
На Фиг.4 приведен пример применения коммутационного устройства в схеме установки для испытания высоковольтных кабелей двуполярным напряжением сверхнизкой частоты (СНЧ).Figure 4 shows an example of the use of a switching device in a setup for testing high-voltage cables with a bipolar voltage of extra low frequency (VLF).
На чертежах: 1 - усилитель управляющего сигнала; 2 - ограничивающий резистор; 3 - вторичная обмотка управляющего трансформатора; 4 - схема управления реле; 5 - управляющая катушка реле; 6 - контакты реле; 7 - выравнивающий резистор, 8 - схема управления, 9 - магнетрон, 10 - зарядный резистор для заряда накопительного конденсатора, 11 - накопительный конденсатор для питания магнетрона импульсным током, 12 - источник питания установки высоким напряжением, 12.1 - источник положительного испытательного напряжения, 12.2 - источник отрицательного испытательного напряжения, 13 - источник питания нити накала магнетрона, 14.1, 14.2 - разрядные диоды для снятия остаточного заряда с емкости кабеля перед включением кабеля на противоположную полярность испытательного напряжения, 15 - индуктивность ограничения тока разряда емкости кабеля, 16 - кабель, 17.1 - высоковольтный коммутатор для включения магнетрона, 17.2 - высоковольтный коммутатор для формирования заднего фронта импульса магнетрона, 17.3 - высоковольтный коммутатор положительного испытательного напряжения, 17.4 - высоковольтный коммутатор отрицательного испытательного напряжения.In the drawings: 1 - control signal amplifier; 2 - limiting resistor; 3 - secondary winding of the control transformer; 4 - relay control circuit; 5 - relay control coil; 6 - relay contacts; 7 - equalizing resistor, 8 - control circuit, 9 - magnetron, 10 - charging resistor for charging the storage capacitor, 11 - storage capacitor for supplying the magnetron with a pulsed current, 12 - high voltage power supply of the installation, 12.1 - source of positive test voltage, 12.2 - source of negative test voltage, 13 - magnetron filament power supply, 14.1, 14.2 - discharge diodes for removing residual charge from the cable capacitance before connecting the cable to the opposite polarity of the test voltage, 15 - cable capacitance discharge current limiting inductance, 16 - cable, 17.1 - high-voltage switch for turning on the magnetron, 17.2 - high-voltage switch for forming the trailing edge of the magnetron pulse, 17.3 - high-voltage switch of the positive test voltage, 17.4 - high-voltage switch of the negative test voltage.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
На Фиг.1 изображена схема высоковольтного коммутационного устройства. Высоковольтный коммутатор содержит N реле (6) соединенных последовательно, N управляющих трансформаторов, контакты каждого реле (6) зашунтированы выравнивающим резистором (7). К управляющей катушке каждого реле (5) подключены выходы схемы управления реле (4), которая преобразует переменное напряжение от вторичной обмотки трансформатора в постоянное напряжение. Входы схемы управления реле подключены к вторичной обмотке (3) управляющего трансформатора. К первичной обмотке управляющих трансформаторов, которая является общей для всех N трансформаторов, подключен ограничивающий резистор (2) и усилитель управляющего сигнала (1). Второй конец первичной обмотки подключен к общему проводу.Figure 1 shows a diagram of a high-voltage switching device. The high-voltage switch contains N relays (6) connected in series, N control transformers, the contacts of each relay (6) are shunted by an equalizing resistor (7). The outputs of the relay control circuit (4) are connected to the control coil of each relay (5), which converts the alternating voltage from the secondary winding of the transformer into a direct voltage. The inputs of the relay control circuit are connected to the secondary winding (3) of the control transformer. A limiting resistor (2) and a control signal amplifier (1) are connected to the primary winding of the control transformers, which is common to all N transformers. The second end of the primary winding is connected to a common wire.
Все N управляющих трансформаторов включены по схеме трансформатора тока, что дает возможность применения в качестве первичной обмотки всех N трансформаторов отрезка высоковольтного кабеля, проходящего через сердечники всех трансформаторов. Это позволяет существенно упростить конструкцию трансформаторов за счет отсутствия в конструкции трансформатора высоковольтных изоляционных материалов, так как функцию высоковольтной изоляции выполняет изготовленная из отрезка высоковольтного кабеля первичная обмотка трансформатора. Такая конструкция трансформаторов приведет к уменьшению их размеров, увеличению их надежности и снижению их стоимости.All N control transformers are connected according to the current transformer circuit, which makes it possible to use a piece of high-voltage cable passing through the cores of all transformers as the primary winding of all N transformers. This makes it possible to significantly simplify the design of transformers due to the absence of high-voltage insulating materials in the design of the transformer, since the function of high-voltage insulation is performed by the primary winding of the transformer made from a piece of high-voltage cable. Such a design of transformers will lead to a reduction in their size, an increase in their reliability and a decrease in their cost.
Достижение возможности уменьшения размеров наглядно можно видеть из практического примера на Фиг.2, где приведены фотографии: (слева) - управляющего трансформатора для ключа описанного в [7]. Трансформатор имеет первичную обмотку и четыре вторичных обмотки с высоковольтной изоляцией; (справа) - заявленный трансформатор тока, который имеет первичную обмотку в виде отрезка высоковольтного кабеля и вторичную обмотку.Achieving the possibility of reducing the size can be clearly seen from the practical example in Fig.2, which shows photographs of: (left) - control transformer for the key described in [7]. The transformer has a primary winding and four secondary windings with high voltage insulation; (right) - declared current transformer, which has a primary winding in the form of a piece of high-voltage cable and a secondary winding.
Схема управления коммутатором использует для управления реле обе полуволны управляющего напряжения с вторичной обмотки трансформатора что приводит к увеличению быстродействия коммутатора.The switch control circuit uses both half-waves of the control voltage from the secondary winding of the transformer to control the relay, which leads to an increase in the speed of the switch.
В качестве сигнала управления использован не синусоидальный сигнал, а прямоугольный (меандр), что позволяет уменьшить пульсацию управляющего напряжения на выходе схемы управления реле, что также приводит к увеличению быстродействия коммутатора и повышению надежности.As a control signal, not a sinusoidal signal, but a rectangular one (meander) was used, which makes it possible to reduce the ripple of the control voltage at the output of the relay control circuit, which also leads to an increase in the speed of the switch and an increase in reliability.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
При включении (открывании) коммутатора на вход усилителя управления подается сигнал открывания в виде последовательности импульсов со скважностью два (меандр). На вторичных обмотках (3) управляющих трансформаторов также появляется последовательность импульсов. Эти импульсы поступают на схемы управления реле (4) и на их выходах появляется постоянное напряжение, которое поступает на управляющие катушки (5) реле, что приводит к замыканию контактов реле и ток от клеммы ВХОД поступает в нагрузку, подключенную к клемме ВЫХОД. При выключении (закрывании) коммутатора сигнал на входе усилителя управления отключается.When the switch is turned on (opened), an opening signal is sent to the input of the control amplifier in the form of a sequence of pulses with a duty cycle of two (meander). A pulse train also appears on the secondary windings (3) of the control transformers. These pulses are sent to the control circuits of the relay (4) and a constant voltage appears at their outputs, which is supplied to the control coils (5) of the relay, which leads to the closing of the relay contacts and the current from the INPUT terminal flows to the load connected to the OUTPUT terminal. When the switch is turned off (closed), the signal at the input of the control amplifier is turned off.
Сигнал на вторичных обмотках (3) трансформаторов управления также становится равным нулю. Напряжение на выходе схемы управления реле начинает снижаться и при достижении напряжения выключения реле коммутатор закроется.The signal on the secondary windings (3) of the control transformers also becomes zero. The voltage at the output of the relay control circuit begins to decrease, and when the relay off voltage is reached, the switch will close.
Так как в качестве управляющего сигнала используется меандр, величина пульсаций на выходе схемы управления реле (4) мала, что позволяет выбрать сглаживающие элементы в схеме управления реле с малой постоянной времени, которая близка к времени срабатывания реле (5). Таким образом, быстродействие описываемого высоковольтного коммутатора определяется, в основном, быстродействием реле.Since a meander is used as a control signal, the ripple value at the output of the relay control circuit (4) is small, which makes it possible to select smoothing elements in the relay control circuit with a small time constant, which is close to the relay actuation time (5). Thus, the speed of the described high-voltage switch is determined mainly by the speed of the relay.
Примером практического использования предлагаемого высоковольтного коммутатора может служить двухтактный импульсный модулятор для питания СВЧ генераторного прибора - магнетрона. Его схема приведена на Фиг.3, где 17.1 - высоковольтный коммутатор служит для включения магнетрона, 17.2 - высоковольтный коммутатор служит для формирования заднего фронта импульса магнетрона, соединены последовательно и подключены к схеме управления 8.An example of the practical use of the proposed high-voltage switch is a push-pull pulse modulator for powering a microwave generating device - a magnetron. Its circuit is shown in Fig.3, where 17.1 - high-voltage switch is used to turn on the magnetron, 17.2 - high-voltage switch is used to form the trailing edge of the magnetron pulse, connected in series and connected to the
Данный пример содержит два последовательно соединенных реле и два управляющих трансформатора, где первичная обмотка выполнена в виде отрезка высоковольтного кабеля общего для всех трансформаторов.This example contains two series-connected relays and two control transformers, where the primary winding is made in the form of a piece of high-voltage cable common to all transformers.
Схема управления модулятора 8 управляет коммутаторами 17.1, 17.2. Магнетрон 9 подключен к источнику питания 12 установки высоким напряжением и при этом подключен между 17.1 и 17.2 к источнику питания нити накала магнетрона 13. При этом коммутатор 17.1 подключен между зарядным резистором 10 для заряда накопительного конденсатора и накопительным конденсатором 11 для питания магнетрона импульсным током.The control circuit of the
Такой импульсный модулятор используется для генерации мощных СВЧ радиоимпульсов, например, в радиолокационных станциях. Импульс генерируется в момент срабатывания коммутатора 17.1 и подачи отрицательного питающего напряжения на сетку магнетрона 9. Задний фронт импульса излучения формируется при отключении коммутатора 17.1 и включении коммутатора 17.2.Such a pulse modulator is used to generate powerful microwave radio pulses, for example, in radar stations. The pulse is generated at the moment the switch 17.1 is activated and the negative supply voltage is applied to the
Другим примером использования предлагаемого высоковольтного коммутатора может служить установка для испытания высоковольтных кабелей двуполярным напряжением сверхнизкой частоты (СНЧ). Схема такой установки приведена на Фиг.4, где 17.3 - высоковольтный коммутатор положительного испытательного напряжения, 17.4 - высоковольтный коммутатор отрицательного испытательного напряжения, также соединены последовательно и подключены к схеме управления 8.Another example of the use of the proposed high-voltage switch can be an installation for testing high-voltage cables with a bipolar voltage of extra low frequency (VLF). A diagram of such an installation is shown in Fig.4, where 17.3 is a high-voltage switch of a positive test voltage, 17.4 is a high-voltage switch of a negative test voltage, are also connected in series and connected to the
Данный пример также содержит два последовательно соединенных реле и два управляющих трансформатора, где первичная обмотка выполнена в виде отрезка высоковольтного кабеля общего для всех трансформаторов.This example also contains two series-connected relays and two control transformers, where the primary winding is made in the form of a piece of high-voltage cable common to all transformers.
Испытательная установка СНЧ формирует на испытуемом кабеле 16 высокое напряжение косинусно-прямоугольной формы поочередно положительной и отрицательной полярности сверхнизкой частоты (0,1 Гц) через индуктивность 15.The VLF test setup generates a high cosine-rectangular voltage of alternately positive and negative polarity of ultra-low frequency (0.1 Hz) on the tested
Для этого в схеме используются источники положительного испытательного напряжения 12.1 и отрицательного испытательного напряжения 12.2, каждый из которых проходит через коммутаторы 17.3 и 17.4. соответственно, а затем через разрядные диоды 14.1 и 14.2, соответственно, для снятия остаточного заряда с емкости кабеля перед включением кабеля на противоположную полярность испытательного напряжения. Индуктивность 15 служит для ограничения тока разряда емкости кабеля.To do this, the circuit uses sources of positive test voltage 12.1 and negative test voltage 12.2, each of which passes through the switches 17.3 and 17.4. respectively, and then through the discharge diodes 14.1 and 14.2, respectively, to remove the residual charge from the cable capacitance before switching on the cable to the opposite polarity of the test voltage. The
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777728C1 true RU2777728C1 (en) | 2022-08-08 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU801129A1 (en) * | 1979-04-24 | 1981-01-30 | Gurevich Vladimir | Sealed contact based high-voltage change-over switch |
SU1734203A1 (en) * | 1990-08-17 | 1992-05-15 | Е.П.М сников | High-voltage transistor-based switch |
SU1737550A1 (en) * | 1989-03-27 | 1992-05-30 | В. И. Гуревич | Reed relay-based high-voltage switching unit |
SU510064A1 (en) * | 1973-12-06 | 1996-09-27 | Научно-Исследовательский Институт Постоянного Тока | Device for controlling high-voltage unit of series-connected valves |
US6900557B1 (en) * | 2000-01-10 | 2005-05-31 | Diversified Technologies, Inc. | High power modulator |
RU69685U1 (en) * | 2007-08-20 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Кировский завод "Маяк" | HIGH VOLTAGE PULSE MODULATOR |
RU2339158C2 (en) * | 2006-11-13 | 2008-11-20 | Виктор Анатольевич Алексеев | High-voltage pulse modulator with pulse amplitude stabilisation and electronic switch for it (versions) |
RU149842U1 (en) * | 2014-07-30 | 2015-01-20 | Открытое акционерное общество "Плутон" (ОАО "Плутон") | TRANSISTOR KEY BLOCK (OPTIONS) AND TRANSISTOR KEY CONTROL DEVICE FOR IT |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU510064A1 (en) * | 1973-12-06 | 1996-09-27 | Научно-Исследовательский Институт Постоянного Тока | Device for controlling high-voltage unit of series-connected valves |
SU801129A1 (en) * | 1979-04-24 | 1981-01-30 | Gurevich Vladimir | Sealed contact based high-voltage change-over switch |
SU1737550A1 (en) * | 1989-03-27 | 1992-05-30 | В. И. Гуревич | Reed relay-based high-voltage switching unit |
SU1734203A1 (en) * | 1990-08-17 | 1992-05-15 | Е.П.М сников | High-voltage transistor-based switch |
US6900557B1 (en) * | 2000-01-10 | 2005-05-31 | Diversified Technologies, Inc. | High power modulator |
RU2339158C2 (en) * | 2006-11-13 | 2008-11-20 | Виктор Анатольевич Алексеев | High-voltage pulse modulator with pulse amplitude stabilisation and electronic switch for it (versions) |
RU69685U1 (en) * | 2007-08-20 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Кировский завод "Маяк" | HIGH VOLTAGE PULSE MODULATOR |
RU149842U1 (en) * | 2014-07-30 | 2015-01-20 | Открытое акционерное общество "Плутон" (ОАО "Плутон") | TRANSISTOR KEY BLOCK (OPTIONS) AND TRANSISTOR KEY CONTROL DEVICE FOR IT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10483089B2 (en) | High voltage resistive output stage circuit | |
EP3732703B1 (en) | Inductively coupled pulsed rf voltage multiplier | |
Zhang et al. | A gate drive with power over fiber-based isolated power supply and comprehensive protection functions for 15-kV SiC MOSFET | |
US10097085B2 (en) | System and method for generating high pulsed power, comprising a single power supply | |
US4843515A (en) | Surge undershoot eliminator | |
Kuthi et al. | Nanosecond pulse generator using fast recovery diodes for cell electromanipulation | |
Yang et al. | A nonlinear inductor-based fault current commutation strategy to enable zero-current opening of the mechanical switch in a hybrid dc circuit breaker | |
US11770005B2 (en) | Fault handling | |
RU2777728C1 (en) | High-voltage switching apparatus | |
Ram et al. | Development of high voltage pulse power supply for microwave tube applications | |
Qiu et al. | Stray parameters in a novel solid state pulsed power modulator | |
Perez et al. | Marx generators based on MOS-gated switches with magnetic assist for accelerator applications | |
JPH08122387A (en) | Method and apparatus for testing polarity of current transformer | |
Möller et al. | Development of a test bench for the investigation of the breakdown voltage of insulation materials at medium frequency rectangular voltages | |
Korotkov et al. | Switches of high-power current pulses with a submicrosecond rise time on the basis of series-connected IGBT transistors | |
Elgenedy et al. | Low-voltage dc input, high-voltage pulse generator using nano-crystalline transformer and sequentially charged mmc sub-modules, for water treatment applications | |
RU2764278C1 (en) | High-voltage transistor switch | |
Florez et al. | Impact of the transformer in the current mode supply of dielectric barrier discharge excimer lamps | |
Pemen et al. | Synchronous pulse systems | |
CA2930066C (en) | Device and method for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a three-phase transformer | |
JP2003115242A (en) | Breaker testing circuit | |
Saroj et al. | Synchronization and reliable operation of triggered spark gap switches in 40 kJ, 20 kV EMM system | |
US3526824A (en) | Current transformer device for high voltage | |
Kurhade et al. | Trigger generator for spark gap switching synchronisation | |
Kovalenko et al. | Charging and control system of a high-energy capacitor bank for pulse experiments on controlled nuclear fusion |