SU1246358A1 - Коммутатор - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при разработке коммутаторов электрических цепей, преимущественно в схемах импульсных генераторов тока и напр жени . Цель изобретени  - по- вы&ение быстродействи  и упрощение конструкции. Коммутатор содержит п коммутирую Ч11Х вентилей 1 . 1-1 .п,например .тиратронов с холодным катодом, и пкоак+ J ОО 2/ сиальных кабелей (КК) 2.1-2.п.Централь-, ные проводники КК на одном конце подключены к положительной шине 3 общей нагрузки, отрицательна  шина 4 которой подключена к объединенным внешним проводникам первых концов.КК. Внешний проводник второго конца каждого i-ro КК соединен с катодом (i-l)-ro коммутирующего вентил  (КВ), а центральный проводник второго конца каждого i-ro КК соединен с катодом i-ro КВ. В устройстве значительно снижена индуктивность рассе ни  индуктивных делителей тока, что позволило повысить быстродействие коммутатора и уменьшить искажение формы коммутируемого импульса. В описании изобретени  представлены варианты коммутаторов с кабелем, намотанным на каркас, и с ферромагнитным сердечником . 2 з.п. (Ь-лы. 3 ил. (Л 2-2 2-л to Од 00 ел СХ) гЧХ Фиг.1

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при разработке коммутаторов электрических цепей, преимущественно в схемах импульсных генераторов тока и напр жени .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и упрощение конструкции. На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема коммутатора; на фиг. 2 и 3 - то же, варианты исполнени  с кабелем, намотанным на каркас, и с ферромагнитным сердечником .

Устройство содержит п коммутирующих вентилей 1.1-l.n например тиратронов с холодным катодом, и п коаксиальных кабелей 2.1-2.. Центральные проводники кабелей на первом конде соединены между собой и подключены к положительной шине 3 общей нагрузки , отрицательна  шина 4 которой подключена к объединенным внешним проводникам первых концов кабелей. Внешний проводник второго конца каждого i-ro коаксиального кабел  соединен с катодом (i-1)-ro, а центральный про проводник второго конца каждого i-ro кабел  - с катодом i-ro коммутирующего вентил .

Каждый коаксиальный кабель (фиг.2) свернут в коаксиальный дроссель 5.1- 5.П, например намотан на цихсиндричес- кий каркас. На фиг. 3 каждый коаксиальный кабель намотан на отдельный ферромагнитный сердечник 6.1-б.п и образует коаксиальный дроссель 5 .1 -5 . п

Принцип действи  коммутатора и положительный эффект основываютс  на том, что индуктивность коаксиального кабел  по крайней мере в 2-3 раза меньше, чем у соответствующей двухг- проводной линии, и,, кроме того, электромагнитное поле рассе ни  (внешнее электромагнитное поле) коаксиального кабелр практически равно нулю при равенстве токов в центральном и внешнем проводнике, протекающих встречно.

Кажда  катушка индуктивности анодного делител  тока в известном коммутаторе , включенна  последовательно с одним из коммутирующих вентилей, имеет не только индуктивную св зь с катушкой, включенной последовательно с другим коммутирующим вентилем, но и кроме того, непосредственную гальваническую св зь со второй катушкой.

включенной последовательно первой. Поэтому при изготовлении анодного делител  тока по известной схеме с применением коаксиальн гх дросселей воз- никают конструктивн 1е трудности, занные со стыковкой отрезков коакси-, альных кабелей. В предлагаемом коммутаторе используютс  индуктивности проводников коаксиального кабел .

подключенных как к аноду, так и к ка

5

0

тоду коммутирующего ве:нтил . Это позвол ет использовать неразрывные коаксиальные кабели, котор ые, в случае необходимости могут быть свернуты в коаксиальные дроссели, что приводит к упрощению конструкции коммутатора. Цоэтому в предлагаемом коммутаторе дл  достижени  поставленной цели существенным  вл етс  как использование коаксиальных .кабелей, так и схема их подключени .

Коммутатор работает следующим об- (разом.

При наличии на шинах 3 и 4 коммутируемого напр жени  с указанной на . схеме пол рностью, после подачи на сетки коммутирующих вентилей 1,1- 1 .п. по 1дигающих импульсов, происходит включение указанных вентилей. При одновременном включении и равенстве внутренних сопротивлений по внешним и центральным проводникам коаксиальных кабелей 2.1-2.П протекают встречные и равные токи. Внешнее электро- .5 магнитное поле кабелей равно нулю, и индуктивность цепей, подключенных к коммутирующим вентил м, равна индук- тивности коаксиального кабел , котора  в 2-3 раза меньше индуктивности 0 двухпроводной линии, образованной проводниками разных кабелей, подключенных к одному коммутирующему вентилю . Таким образом, при согласовании включении коммутирующих вентилей 1.1- 1.п благодар  равенству нулю индуктивности рассе ни  коаксиальных кабелей достигаетс  повьш1ение быстродействи  коммутатора и малые искажени  формы импульса.

50 При неодновременном включении ком- мутируюшз-1х вентилей скорость нарастани  тока в первом включившемс  вентиле ограничиваетс  относительно высокой индуктивностью двухпроводной ли- $5 НИИ, образованной проводниками разных кабелей. Благодар  наличию падени  напр жени  на этой индуктивности включившийс  первым вентиль не шунтирует остальные. Кроме того, ЭДСвзаимоиндукции , наводима  в проводниках кабелей, подключенных к запаздывающим вентил м, ускор ет их включение. Эти процессы позвол ют синхронизировать включение всех вентилей и способствуют выравниванию токов, протекающих через вентили, что снижает токовые перегрузки на вентил х, включившихс  первыми. Например, допустим что вентиль 1.1 включилс  первым. Скорость нарастани  тока ограничиваетс  относительно высокой индуктивностью двухпроводной линии, образованной проводниками: центральным кабел  2.1 и внешним кабел  2.2.

Падение напр жени  на этой индуктивности , равное

и, L

- dt

где 1 - ток, протекающий по включенному вентилю; t - врем ,

приложено к остальным, не включенным , вентил м 1.2-1.п. На внешнем проводнике кабел  2.1 и центральном проводнике кабел  2.п наводитс  ЭДС взаимоиндукции, равна 

U M W

где М - величина взаимной индуктив- ности между центральньм и внешним проводниками коакси- ального кабел .

Эта ЭДС вызывает на коммутирующих вентил х 1.2 и 1.п перенапр жение, ускор ющее их включение. После включени  вентилей 1.2 и 1.п аналогичным образом указанные факторы ускор ют включение и способствуют выравниванию токов в остальных коммутирующих вентил х .

Коммутатор на фиг. 2 работает аналогично . Особенностью его  вл етс  то, что намотка коаксиального кабел  на кольцевой каркас позвол ет многократно увеличить индуктивность цепей, образованных проводниками разных ка- белей, подключенных к коммутирующим вентил м, которые включились первыми Вместе с тем эти коаксиальные дроссели не оказывают никакого вли ни  на форму импульса коммутируемого тока при согласованном включении всех вен- толей. Так как при равенстве токов, протекающих встречно по центральному

0

t5

0

3

0

5

0

5 0

и рвнешнему проводникам каждого кабел , все электромагнитное поле сосредоточено внутри кабел , общий магнитный поток, сцепленный со всеми витками дроссел , отсутствует, а следовательно , индуктивность такого коаксиального дроссел  не отличаетс  от индуктивности коаксиального кабел . При неодновременном включении ком- мутирующих вентилей 1,t-1.п коаксиальные дроссели 5.1-5,п создают индуктивное сопротинлек е дл  разностного тока, протекаю,щего по проводникам оДного и того же кабел .

Коммутатор на фиг. 3 работает аналогично коммутатору на фиг. 2. При одновременном включении коммутирующих вентилей внешнее электромагнитное поле кабелей 2.1-2.П отсутствует , а следовательно, магнитный поток сердечников 6.1-б.п равен нулю. В этом случае ферромагнитные сердечники 6.1-б.п не вли ют на индуктивность цепей коммутатора. При неодновременном включении вентилей индуктивность цепей, образованных проводниками, подключенными к вентил м, включившимс  первыми, в / раз вьш1е, чем у коммутатора на фиг. 2. (где р - величина относительной магнитной проницаемости сердечников 6.1-6.п). Поэтому эффективность вьфавнивани  токов между вентил ми выше, чем у коммутаторов на фиг. 1 и 2.

Выбор одной из схем коммутаторов при практическом применении изобра- женил производитс  в зависимости от величины минимально необходимой индуктивности делител  тока.

Таким образом, в предлагаемом коммутаторе значительно снижаетс  индуктивность рассе ни  индуктивных делителей тока, что позвол ет повысить быстродействие и .уменьшить искажение формы коммутируемого импульса тока или напр жени , а также упрощаетс  конструкци .

Фо-рмула изобретени 

Claims (3)

1. Коммутатор, содержащий п коммутирующих вентилей и шины общей нагрузки , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  быстродействи  и упрощени  конструкции, введены п коаксиальных кабелей равной длины, причем центральнБге проводники первых концов коаксиальных кабелей подключены к первой шине общей нагрузки, центральньй проводник каждого второго крица i-ro коаксиального кабел  соединен с первым силовьсм выводом i-ro коммутирующего вентил , внешний проводник второго конца i-ro коаксиального кабел  соединен с вторым силовым вьгоодом (i-l)-ro коммутирующего вентил , внешний проводник второго конца первого коаксиального кабел  - с вторым силовым выводом п-го коммутирующего вентил , а внешние

1246358

проводники первых концов коаксиальных кабелей соединены между собой и подключены к второй шине общей нагрузки.

2, Коммутатор по п. 1, отличающийс  тем, что каждый коаксиальный кабель намртан на цилиндрический каркас.

3. Коммутатор по пп. 1 и 2, о т- 10 ли чающийс  :тем, что каждый цилиндрический каркас снабжен ферромагнитным сердечником.

3. Коммутатор по пп. 1 и 2, о т- 10 ли чающийс  :тем, что каждый цилиндрический каркас снабжен ферромагнитным сердечником.

asJ

Редактор В. Петраш

Составитель Л. Бги  н Техред Л.Олейник

Заказ 4021/55Тиразк 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие,, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор И.Эрдейи