UA15714U - Generator of high-power current pulses for simulating lighting discharge - Google Patents

Description

Опис винаходу

Запропонований генератор великих імпульсних струмів блискавки призначено до використання в 2 електротехніці та високовольтній імпульсній техніці для формування грозових імпульсних струмів і створення великих імпульсних магнітних полів, що застосовуються при проведенні різноманітних фізичних досліджень.

Відомі генератори великих імпульсних струмів, що застосовуються в різних електрофізичних установках для: - магнітно-імпульсної обробки металів |11; - фізичних досліджень у сильнострумовій електроніці та отримання плазми |2, 31; 70 - випробування електротехнічного та електроенергетичного обладнання на стійкість до дії грозових розрядів

ІМ.

Найближчим по технічній суті до запропонованого генератора великих імпульсних струмів блискавки є генератор імпульсних струмів, що складається з ємнісного накопичувача енергії, основного розрядника, активно-індуктивного навантаження, замикача навантаження з доповняльним некерованим розрядником, 12 паралельно якому ввімкнуто коректувальний конденсатор |51І.

В даному генераторі імпульсних струмів коректувальний конденсатор створює умови до спрацювання доповняльного некерованого розрядника замикача активно-індуктивного навантаження в момент часу, який близький до моменту, коли струм в активно-індуктивному навантаженні досягає свого максимального значення.

Досвід експлуатування вказаних вище генераторів імпульсних струмів показує, що розкид моменту часу спрацювання доповняльного некерованого розрядника замикача навантаження приводить до спотворення форми імпульсного струму, що формується в активно-індуктивному навантаженні, і відповідно до нестабільної роботи генератора.

Задача запропонованої корисної моделі - підвищення стабільності роботи генератора великих імпульсних струмів блискавки. 29 Технічний результат досягається тим, що в генераторі великих імпульсних струмів блискавки, до складу -о якого входять ємнісній накопичувач енергії, основний розрядник, активно-індуктивне навантаження та замикач навантаження з доповняльним розрядником, паралельно якому ввімкнуто коректувальну ємність, замість некерованого доповняльного розрядника використовується керований розрядник, керувальний електрод якого через розділову ємність та індуктивно-ємнісне коло з'єднано з частиною конденсаторів, що створюють М коректувальну ємність. «--

На Фіг.1 зображено принципову електричну схему запропонованого генератора великих імпульсних струмів блискавки, який складається з ємнісного накопичувача енергії, що має ємність 1, індуктивність 2 та активний - опір 3, основного розрядника 4, активно-індуктивного навантаження, яке має індуктивність 5 та активний опір ою б, замикача навантаження, який має індуктивність 7, активний опір 8 і коректувальної ємності, що містить 325 послідовне з'єднання високовольтних конденсаторів 9, 10 та 11. До складу запропонованого генератора великих - імпульсних струмів блискавки також входить індуктивно-ємнісне коло, яке має ємність 12 та індуктивність 13, розділова ємність 14, що з'єднана з керувальним електродом 15 керованого доповняльного розрядника, який має основний 16 і допоміжний 17 розрядні проміжки. «

На Фіг2 кривою 18 зображено імпульсну напругу цу, що спричиняє електричний пробій допоміжного З 70 розрядного проміжка 17 керованого доповняльного розрядника замикача активно-індуктивного навантаження. с Тут же кривою 19 показано імпульсну напругу пр на основному розрядному проміжку 16 як до його електричного

Із» пробою, так і після. На Фіг.2 крива 20 відображує змінювання імпульсного струму і, в активно-індуктивному навантаженні, яке має індуктивність 5 та активний опір 6. На Фіг.2 прийняті такі позначення:

Одт - максимальне значення напруги цд, що діє на допоміжний розрядний проміжок 17 та викликає його електричний пробій; - Орт - максимальне значення напруги и р, що діє на основний розрядний проміжок 16 керованого сл доповняльного розрядника замикача активно-індуктивного навантаження; - Їрт - момент часу, який відповідає позитивній амплітуді імпульсної напруги р на основному розрядному проміжку 16; -к 70 Іп - максимальне значення імпульсного струму і,, в активно-індуктивному навантаженні;

І» їлт - момент часу, при якому відбувається електричний пробій допоміжного розрядного проміжку 17 і зріз імпульсної напруги ур на основному розрядному проміжку 16; іл - час, коли струм і, в активно-індуктивному навантаженні досягає свого максимального значення.

Генератор великих імпульсних струмів блискавки працює таким чином. Після спрацювання основного 29 розрядника 4 заздалегідь заряджена ємність 1 накопичувана енергії розряджається на активно-індуктивне с навантаження, що має індуктивність 5 та активний опір 6. Одночасно з цим починає зростати імпульсна напруга

Мр, що діє на основний розрядний проміжок 16 керованого доповняльного розрядника замикача навантаження.

Струм із в замикачі навантаження, що містить індуктивність 7, активний опір 8, послідовно з'єднані конденсатори 9, 10 та 11, відстає від імпульсної напруги Мр Її досягає свого максимального негативного значення 60 в момент часу (п, коли струм іу в навантаженні досягає свого максимального позитивного значення І пт (див.

Фіг.1). Якщо параметри індуктивно-ємнісного кола, яке в своєму складі містить ємність 12 та індуктивність 13, вибрані таким чином, що його підключення практично не змінює форму і амплітудне значення напруги М р, яка діє на основний розрядний проміжок 16 доповняльного розрядника замикача навантаження, то імпульсна напруга Цр на ємності 14 та індуктивності 13 приймає форму кривої 18 на Фіг.2. бо Для підвищення коефіцієнта корисної дії вказаного генератора електричні параметри індуктивно-ємнісного кола, яке в своєму складі містить ємність 12 та індуктивність 13, вибирають таким чином, що своє максимальне значення імпульсна напруга у досягає не в момент часу (у, а трохи пізніше - в момент часу їйт. Якщо довжина допоміжного розрядного проміжку 17 вибрана так, що його електричний пробій відбувається в момент часу ї дтп, то практично одночасно з ним відбувається і спрацювання всього доповняльного керованого розрядника замикача навантаження (див. криву 19 на Фіг.2). При цьому в навантаженні, яке має індуктивність 5 та активний опір 6, буде сформовано аперіодичний імпульс струму і, (див. криву 20 на Фіг.2).

Використання в запропонованому генераторі великих імпульсних струмів блискавки керованого доповняльного розрядника замикача навантаження з керувальним електродом 15, який через розділову ємність 70 14 і індуктивно-ємнісне коло підключено до частини конденсаторів коректувальної ємності, дозволяє підвищити стабільність роботи даного генератора в широкім діапазоні робочої напруги ємнісного накопичувача енергії.

Література: 1. Бельій И.В., Фертик С.М., Хименко Л.Т. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. -

Харьков: Вища школа, 1977. - 168с. 2. Кремнев В.В., Месяц Г.А. Методьі умножения и трансформации импульсов в сильноточной злектронике. -

Новосибирск: Наука, 1987. - 2266. 3. Глебов И.А., Рутберг Ф.Г. Мощньсе генераторь! плазми. - М.: Знергоатомиздат, 1985. - 1526. 4. ДСТУ 3681-98. Стійкість до дії грозових розрядів. Технічні вимоги та методи випробувань. Київ:

Держстандарт України, 1998. - 27с. 5. Патент Моб3747 Україна, МПК НОЗКЗ/53. Генератор імпульсних струмів / М.І. Баранов, М.М. Ігнатенко, А.К.

Колобовський. - Мо2503065338; Заявлено 10.06.03; Надрук. 15.08.05, Бюл. Мов. - 4с.

Claims (1)

1. Формула винаходу щі існий ї я В Генератор великих імпульсних струмів блискавки, що містить ємнісний нагромаджувач енергії, основний розрядник, активно-індуктивне навантаження, замикач навантаження з доповняльним розрядником, паралельно котрому ввімкнута коректувальна ємність, який відрізняється тим, що доповняльний розрядник замикача навантаження виконано у вигляді керованого розрядника, керувальний електрод якого через розділову ємність « зо та індуктивно-ємнісне коло з'єднано з частиною конденсаторів коректувальної ємності. «- у ІФ) ьо

   - . и? - 1 -і - 70 с» 60 б5