WO2011084087A2 - Высоковольтный генератор импульсов (варианты) - Google Patents

Высоковольтный генератор импульсов (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2011084087A2
WO2011084087A2 PCT/RU2010/000774 RU2010000774W WO2011084087A2 WO 2011084087 A2 WO2011084087 A2 WO 2011084087A2 RU 2010000774 W RU2010000774 W RU 2010000774W WO 2011084087 A2 WO2011084087 A2 WO 2011084087A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
diode
circuit
winding
storage capacitor
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000774
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011084087A3 (ru
Inventor
Олег Валерьевич СОРОКИН
Юрий Александрович ГАБЛИЯ
Юрий Олегович ЛАДЯГИН
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Ай Пи Солюшинс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Ай Пи Солюшинс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Ай Пи Солюшинс"
Priority to CN2010800565172A priority Critical patent/CN102783027A/zh
Publication of WO2011084087A2 publication Critical patent/WO2011084087A2/ru
Publication of WO2011084087A3 publication Critical patent/WO2011084087A3/ru
Priority to BG10111215A priority patent/BG111215A/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H13/00—Means of attack or defence not otherwise provided for
    • F41H13/0012—Electrical discharge weapons, e.g. for stunning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41B—WEAPONS FOR PROJECTING MISSILES WITHOUT USE OF EXPLOSIVE OR COMBUSTIBLE PROPELLANT CHARGE; WEAPONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F41B15/00—Weapons not otherwise provided for, e.g. nunchakus, throwing knives
    • F41B15/02—Batons; Truncheons; Sticks; Shillelaghs
    • F41B15/04—Batons; Truncheons; Sticks; Shillelaghs with electric stunning-means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/305—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means

Definitions

  • the invention relates to contact and remote weapons with an electric means of hitting a target (electric shockers), as well as to a technique for producing high voltage electric pulses at high amperage, for example, in electro-hydraulic discharge devices, electro-thermal throwing devices, in other devices where an electric discharge is needed with a large breakdown distance in gases and materials with a large current in the circuit.
  • Electroshock devices are known from the leading world company Taser International, Inc., for example, according to US patent Ne 6999295, using Shaped Pulse technology in high-voltage pulse generators (i.e., preliminary ionization of the discharge gap with a low-energy initial discharge for passage through ionized air channel of a powerful pulse of a storage capacitor).
  • Shaped Pulse technology an increase in the discharge efficiency of the storage capacitor (s) is achieved, due to the organization of its discharge without transformation directly into the ionized preliminary low-power discharge near the high-voltage pulse transformer, the discharge gap between the target and the striking electrodes (combat electrodes).
  • the disadvantage of these devices is the great complexity of the electrical circuit, multi-winding transformers of the converter allowing the implementation of Shaped Pulse technology (4 and 5 windings), inclusion in the discharge high-voltage circuit of the resistance of the secondary windings of the secondary windings of the high-voltage pulsed transformer formator, which does not allow to receive large discharge currents.
  • High voltage voltage pulse generators are known, for example, the Marx generator.
  • the Marx generator consists of a charging circuit, consisting of resistances and high-voltage capacitors, charged in parallel with a relatively small voltage of electric current, and sequentially and automatically connected by gas dischargers (trigatrons, thyratrons, ignitrons) at the moment generating a high voltage pulse.
  • gas dischargers trigatrons, thyratrons, ignitrons
  • two Marx generators are combined into a single installation in which a multi-stage Marx generator with capacitors of a small common capacitance provides a high voltage potential necessary for the development of a discharge of the main small-stage Marx generator with capacitors of a large common capacitance, with a relatively low potential, but a large current in a continuous pulse.
  • the multi-stage Marx generator performs the Shaped Pulse function described above.
  • the disadvantage is One of the Marx generators is the need to compose many stages with expensive high-quality capacitors of high quality factor, expensive spark gaps, significant losses in spark gap, the need for accurate selection of charging resistances, and the operating voltage of the spark gates.
  • the high-voltage pulse generator comprises a power supply (battery or battery), a DC / DC converter 3 of a higher voltage for supplying a storage capacitor 4 connected in series with the primary winding 7 of the output high-voltage pulse transformer and gas spark gap 6.
  • a power supply battery or battery
  • DC / DC converter 3 of a higher voltage for supplying a storage capacitor 4 connected in series with the primary winding 7 of the output high-voltage pulse transformer and gas spark gap 6.
  • An additional capacitor 9 which is charged from the converter 3 via the diode 10, is used to prevent the drain of the charge current of the capacitor 9 into the winding circuit 7 of the transformer.
  • the spark gap 6 is triggered, the capacitor 9 is discharged parallel to the winding circuit 13, increasing the power of the output high-voltage pulse by increasing its duration.
  • the capacitor 9 is discharged into the discharge spark gap, bypassing the winding 13, which has a significant resistance.
  • the resistance of the winding 13 is hundreds of ohms. Accordingly, the maximum discharge current of the capacitor 9 is limited only by the direct resistance of the diode (diode assembly) 11, which is small and the resistance of the spark gap, which is very small when breakdown occurs.
  • Another important drawback of the described device is the appearance of capacitive potential on all elements of the electric circuit in case of failure (or non-simultaneous hit) of one of the striking electrodes at the target when the device is executed in the remote version of the electric shock PT / RU2010 / 000774
  • a capacitance of about 80 picofarads (the standard electric capacitance of the human body) charges this capacitor and at the same time charges the user's capacitance.
  • a potential difference of capacitive coupling arises, amounting to a voltage of 5-10 kilovolts.
  • the open circuit voltage of the device is about 50 kilovolts (the standard value of the open circuit voltage of most stun guns)
  • the capacitive coupling voltage is about 7-10 kV.
  • Such a voltage is able to break through the air distance or form a surface discharge along the elements of the housing of the stun device for a distance of up to 10 mm or more.
  • Capacitive coupling occurs in stun guns with any type of high-voltage pulse generators (transformer and multiplier), but in circuits where there is a galvanic coupling between the high-voltage cascade of the circuit and the majority of circuit elements (for example, in the considered circuit), the capacitive discharge is especially harmful.
  • the capacitive discharge is especially harmful.
  • low-voltage circuit elements for example, transistors and capacitors of converter 3
  • the user feels an electric shock of medium strength.
  • An electroshock device is known according to the Russian patent JVfo 2305246 (FIG. 3) with a high-voltage pulse generator containing an electric power source (battery or battery), a DC / DC converter 3 of a higher voltage to direct current of a higher voltage for supplying storage energy a capacitor 4 connected in series with the primary winding 7 of the output high-voltage im- four
  • An additional capacitor 20 is sequentially connected to the secondary winding circuit 13 of the high-voltage pulse transformer, which is charged from the converter 3 through the diode 21, which serves to prevent the charge current of the capacitor 20 from flowing into the transformer winding circuit 7.
  • the capacitor 20 When the spark gap 6 is triggered, the capacitor 20 is discharged in the winding circuit 13, increasing the power of the output high-voltage pulse by increasing its duration.
  • the capacitor 20 is discharged through a winding 13 having significant resistance.
  • the resistance of the winding 13 is hundreds of ohms. Accordingly, the maximum discharge current of the capacitor 20 is limited by the resistance of the winding 13.
  • an increase in the charging voltage of the capacitor 20 causes a geometric increase in its overall dimensions due to the need to increase the thickness of the interlining of the capacitor, whose electric strength is limited for all modern dielectrics.
  • Stun guns even with greater efficiency in the physiological effect of the discharge before direct use, i.e. at the time of the “demonstration of the threat,” they are psychologically always losing to stun guns with a lower physiological discharge efficiency, but with a greater visual effect.
  • a powerful demonstration effect in most cases avoids the use of a stun gun and, accordingly, reduces the risk of accidentally severe traumatic or fatal damage to the target.
  • the demonstration discharge of the circuits of the electric shock device under consideration has a visual effect exceeding the visual effect of stun guns with a purely transformer output (for example, all products of the MART group of companies, the leader of stun guns in Russia), but the effect is much lower than the demonstration discharge of stun guns with a multiplication circuit (purely capacitor output).
  • This is due to the fact that the discharge of the device of FIG. 1 (patent RU 2305246) has an insufficient breakdown length through the air at the boundary dimensions of the high voltage transformer, and the discharge of the device of FIG. 3 (patent RU RU 2305246) due to the passage of the discharge current the capacitor through the secondary resistance of the high-voltage transformer has a sluggish “blurry” appearance and the discharge volume is insufficient compared to the multiplier circuit.
  • the aim of the invention is to create a simple and inexpensive high-voltage pulse generator for various areas of technology with high work efficiency consisting in the generation of high voltage pulses with a large current in the discharge, and when used as an output high-voltage generator pulses of an electroshock device for reducing a user's capacitive coupling with a target and improving visualization of a demonstration electric discharge.
  • the essence of the invention lies in the fact that in the device according to the present invention, comprising a parallel-switched autonomous power source, a constant voltage converter of the power source to a constant voltage 600-6000 V and a storage capacitor, as well as containing a circuit from a high-voltage switch in the form of an air or gas spark gap or thyristor and a low-voltage winding of a high-voltage pulse transformer, connected in parallel to the output of the DC-DC converter, an additional storage capacitor, charged from the said converter through a diode and installed in parallel with the high voltage winding of the high voltage pulse transformer, output electrodes connected to the ends of the high a solid winding, and an air or gas discharge connected to the discharge circuit of the additional capacitor, while the high-voltage winding has two separate mutually insulated sections, both terminals of both sections of the high-voltage winding are interconnected by two circuits consisting of a diode connected in series with additional storage capacitor, while one output of the diode of the first circuit is connected directly
  • An additional feature is that high-voltage diode assemblies are used as diodes.
  • An additional feature is that the discharge circuit is connected in parallel to the charging circuit of the storage capacitor or additional storage capacitor.
  • An additional feature is that the low-voltage winding of the high-voltage pulse transformer is shunted by a diode connected in reverse polarity with respect to the working polarity of the storage capacitor.
  • the essence of the invention lies in the fact that in the device according to the present invention, comprising an autonomous power supply connected in parallel, a DC / DC converter of the power supply to a constant voltage of 600-6000 V and a storage capacitor, as well as containing a circuit from a high voltage switch in the form of an air or gas arrester or thyristor and a low-voltage winding of a high-voltage pulse transformer, connected in parallel with a storage capacitor, an additional storage converter-charged capacitor
  • output electrodes are connected to the ends of the winding and an air or gas arrester included in the discharge circuit of the additional capacitor, while both terminals of the high-voltage winding are interconnected by a circuit consisting of a diode connected in series with an additional storage capacitor, while one output of the diode is connected directly to the lining of the additional storage capacitor an alternator, the other lining of which is connected to one output electrode, the other
  • An additional feature is that high-voltage diode assemblies are used as diodes.
  • An additional feature is that the discharge circuit is connected in parallel to the charging circuit of the storage capacitor or additional storage capacitor.
  • An additional feature is that the low-voltage winding of the high-voltage pulse transformer is shunted by a diode connected in reverse polarity with respect to the working polarity of the storage capacitor.
  • FIG. 1 is an electrical diagram of a high voltage pulse generator according to one embodiment.
  • Figure 2 is an electrical diagram of a high voltage pulse generator with two high voltage pulse transformers.
  • FIG. 3 is an electrical diagram of a high voltage pulse generator according to another embodiment.
  • the high-voltage pulse generator according to claim 1 of the claims Figure 1 consists of a low-voltage power supply 1, which is a battery, battery, or other power source, switch 2, converter 3 low DC voltage power supply to DC voltage 600-6000 in, connected by a storage capacitor 4, connected in parallel to a circuit consisting of a gas or air gap 5 or a thyristor and a low-voltage primary winding 6 of a high-voltage pulse transformer.
  • the low-voltage power supply 1, the Converter 3 low DC voltage of the power source to a constant voltage of 600-6000 and the storage capacitor 4 are connected in parallel.
  • An additional current storage capacitor 7 is also connected to the converter 3, one of which is connected directly to the output of the converter 3, and the other is connected to the output of the converter 3 through diode 8.
  • the terminals of the capacitor 7 are connected with the middle terminals of the secondary windings using capacitors 9 and 10 11 and 12 of the transformer by diodes (diode assemblies) 13 and 14, which in turn are connected to the free terminals of the secondary windings 11 and 12 of the transformer.
  • connection point of the diode 13 and the free terminal of the secondary winding 11 of the transformer is connected to the output ("damaging electrode” in the case of using the generator in the ESH) electrode 15 of the generator, and the connection point of the diode 14 and the free terminal of the secondary winding 12 of the transformer is connected to gas or air gap, 16, in turn, connected in series with the output electrode ("damaging electrode” in the case of using the generator in the ESH) 17.
  • the low-voltage or high-voltage windings of a high-voltage pulse transformer must be phased with the output of the converter 3 and diodes 8, 13, 14.
  • the device operates as follows.
  • the capacitor 7 remains charged, since the diode 8 interferes with its discharge into the circuit of the spark gap 5 and the primary winding 6 of the transformer.
  • the diodes 13 and 14 are connected in reverse to the polarity of the pulses of the windings 1 1 and 12 of the transformer, therefore, the shunting of the current of the high voltage pulse on the diodes 13 and 14 does not occur.
  • the position of the capacitors 9 and 10 relative to the outputs of the windings 1 1 and 12 is insignificant and they can be connected as to the middle terminals of the winding to and to the ends of the windings before connecting the ends of the windings with diodes 13 and 14.
  • FIG. 1 such an arrangement of capacitors is shown in dashed lines.
  • the combat discharge from the electrodes 15 and 17 occurs through the clothes of the attacker, i.e. through the air gaps, determined by the thickness of the clothes, however, in some applications, the electrodes 15 and 17 can be pressed directly to the target's skin, which has a resistance of about 1000 Ohms.
  • the direct current of the converter 3 begins to pass to the electrodes 15 and 17 and then to the resistance of the skin through the diodes 13 and 14.
  • the capacitors 4 and 7 are not charged, and the intrinsic damaging effect of the direct current of the converter 3 is negligible and the ESH ceases to be effective.
  • an air or gas spark gap 16 is switched on with an ignition voltage higher than the ignition voltage of the spark gap 5.
  • the spark gap 16 thus fulfills the function of preventing the current of the converter 3 from passing through the resistance of the target until the spark gap 5 ignites and, accordingly, the appearance of a high-voltage pulse of the transformer.
  • a spark gap 16 When the high-voltage pulse of the transformer passes through the target resistance of 1000 Ohms or less (up to units of Ohms), a spark gap 16, the ignition voltage of which insignificantly compared with the potential of the high-voltage pulse of the secondary windings of the transformer, it is ignited by the potential of the high-voltage pulse, providing the discharge of the capacitor 7 directly through the target (or the air gap and the target).
  • the spark gap 16 provides the function of protecting the user from the influence of a constant residual voltage on the capacitor 4 and 7.
  • the location of the spark gap 16 is not significant, and it can be included both in the electrode circuit 17 and in the electrode circuit 15.
  • high-voltage diode arrays with the largest possible values of the permissible direct pulse current, reverse voltage and minimum reverse current.
  • the considered device makes it possible to obtain a breakdown length in air equal to 95-100% of the breakdown length in air from a purely transformer breakdown used by a transformer with windings 11 and 12 connected in series at midpoints.
  • Figure 2 shows a device different from the device of Figure 1, using not one high-voltage pulse transformer with separate secondary windings, but two separate high-voltage pulse transformers with secondary windings without middle taps.
  • the primary windings 18 and 19 of individual transformers are connected in parallel (in some cases for better matching in series), and the secondary windings 20 and 21 are turned on respectively to turn on the divided windings in FIG. 1.
  • Such a device using typical high-voltage pulse transformers, allows one to obtain breakdown distances from more than one transformer with a large current in the pulse.
  • Fig. 3 shows a high-voltage pulse generator consisting of a low-voltage power supply 1, which is a battery, a battery or other power supply, a switch 2, a converter 3 low-voltage power supply to a constant voltage of 600-6000 in, connected to a storage capacitor 4, connected in parallel to a circuit consisting of a gas or air gap 5 and a primary winding 6 of a high-voltage pulse transformer.
  • the low-voltage power supply 1, the converter 3 of the low direct voltage of the power supply to a direct voltage of 600-6000 and the storage capacitor 4 are connected in parallel.
  • An additional current storage capacitor 7 is also connected to the converter 3, one of which is connected directly to the output of the converter 3 and the other is connected to the output of the converter 3 through diode 8.
  • the capacitor 7 is connected in series to the secondary winding 22 of the high-voltage pulse transformer, while one the output of the capacitor 7 is connected to a gas or air discharger 16, which in turn is connected in series with the output electrode (“damaging electrode” in the case of using the generator in the ESh) 17.
  • Another terminal of the capacitor 7 is connected to one terminal of the winding 22 and one terminal of the diode (diode assembly) 23, which, in turn, is connected to the second terminal of the winding 22 via the capacitor 24.
  • connection point of the diode 23 and the capacitor 24 is connected to the output ("damaging electrode” in the case of using the generator in the ESH) electrode 15 of the generator.
  • the low-voltage or high-voltage windings of the high-voltage pulse transformer must be phased with the output of the converter 3 and diodes 8 and 23.
  • the device operates as follows.
  • the converter 3 starts charging the capacitor 4, and through the diode 8 the capacitor 7.
  • the potential on it turns out to be equal to the ignition voltage of the spark gap 5
  • the spark gap 5 is activated, and the capacitor 4 is discharged through the spark gap 5 to the primary winding 6 of the transformer.
  • the capacitor 7 remains charged, since the diode 8 interferes with its discharge into the circuit of the spark gap 5 and the primary winding 6 of the transformer.
  • the diode 23 is connected back to the polar polarity of the pulse of the transformer winding 22, so that the current of the high voltage pulse is not bypassed on the diode 23.
  • the resistance of the discharge channel ionized by the breakdown between the electrodes 15 and 17 drops sharply, and the capacitor 7 begins to discharge into the ionized air channel through the diode 23.
  • the discharge current of the capacitor 7 passes into the ionized channel almost exclusively through the diode 23. since its parallel passage through the winding 22 is prevented by a small capacitor 24, connected in series with the winding 22.
  • the location of the capacitor 24 relative to the outputs of the winding 22 is not significant and it can be connected as one winding the water with a compound with an accuracy of 7 Coy capacitor and a diode 23, and to another You are a winding water.
  • This arrangement of the capacitor 24 is shown in FIG. 3 by dashed lines. The only condition is that the capacitor 24 separates the discharge current of the capacitor 7 from passing through the winding 22.
  • the arrangement of the spark gap 16 is also not significant and it can be included both in the circuit of electrode 17 and in the circuit of electrode 15. The only condition is the separation by the spark gap 16 of the discharge current of the capacitor 7.
  • the considered device allows to obtain the length of the breakdown in the air equal to 150-180% of the length of the breakdown in the air from a pure transformer breakdown of the transformer used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

Изобретение относится к контактному и дистанционному оружию с электрическим средством поражения цели (электрошокерам), а также к технике получения электрических импульсов высокого напряжения при большой силе тока, например, в устройствах электрогидравлического разряда, устройствах электротермического метания, в других устройствах, где необходим электрический разряд с большим пробивным расстоянием в газах и материалах при большой силе тока в цепи. Высоковольтный генератор импульсов содержит включенные параллельно автономный источник питания, преобразователь постоянного напряжения источника питания в постоянное напряжение 600-6000 в и накопительный конденсатор, а также содержащий цепь из высоковольтного ключа в виде воздушного или газового разрядника или тиристора и низковольтной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора, подключенные параллельно выходу преобразователя постоянного напряжения, дополнительный накопительный конденсатор, заряжаемый от упомянутого преобразователя через диод и установленный параллельно высоковольтной обмотке высоковольтного импульсного трансформатора, выходные электроды, подключенные к концам высоковольтной обмотки, и воздушный или газовый разрядник включенный разрядную цепь дополнительного конденсатора, при этом высоковольтная обмотка имеет две отдельные взаимоизолированные секции, оба вывода обоих секций высоковольтной обмотки соединены между собой двумя цепями состоящими из диода, включенного последовательно с дополнительным накопительным конденсатором, при этом один вывод диода первой цепи присоединен непосредственно к одной обкладке упомянутого дополнительного накопительного конденсатора, а один вывод диода второй цепи присоединен непосредственно к другой обкладке дополнительного накопительного конденсатора, другой вывод диода первой цепи присоединен к одному выходному электроду, а другой вывод диода второй цепи присоединен к другому выходному электроду, низковольтная и высоковольтные обмотки высоковольтного импульсного трансформатора сфазированы с выходом упомянутого преобразователя постоянного напряжения и диодами.

Description

T/RU2010/000774
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ
(ВАРИАНТЫ)
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к контактному и дистанционному оружию с электрическим средством поражения цели (электро- шокерам), а также к технике получения электрических импуль- сов высокого напряжения при большой силе тока, например, в устройствах электрогидравлического разряда, устройствах элек- тротермического метания, в других устройствах, где необходим электрический разряд с большим пробивным расстоянием в га- зах и материалах при большой силе тока в цепи.
Уровень техники
Известны электрошоковые устройства (ЭШУ) ведущей мировой фирмы Taser International, Inc., например, по патенту США Ne 6999295, использующих в высоковольтных генераторах импульсов технологию Shaped Pulse (т.е. предварительная иони- зации разрядного промежутка малоэнергетичным начальным разрядом для прохождения по ионизированному воздушному каналу мощного импульса накопительного конденсатора). В тех- нологии Shaped Pulse достигается увеличение КПД разряда на- копительного конденсатора (конденсаторов), вследствие органи- зации его разряда без трансформации непосредственно в иони- зированный предварительным сравнительно маломощным раз- рядом высоковольтного импульсного трансформатора разрядный промежуток между целью и поражающими электродами (боевы- ми электродами). Недостатком этих устройств является большая сложность электрической схемы, многообмоточные трансформа- торы преобразователя позволяющие реализовать технологию Shaped Pulse (4-х и 5-х обмоточные), включение в разрядную вы- соковольтную цепь ограничивающих ток в импульсе сопротив- лений вторичных обмоток высоковольтного импульсного транс- форматора, что не позволяет получать большие токи разряда.
Известны высоковольтные генераторы импульсов напря- жения (ГИН), например, генератор Маркса. Генератор Маркса состоит из зарядной цепи, состоящей из сопротивлений и высо- ковольтных конденсаторов, заряжаемых параллельно сравни- тельно небольшим напряжением электрического тока, и после- довательно и автоматически соединяющихся при помощи газо- вых разрядников (тригатронов, тиратронов, игнитронов) в мо- мент генерации высоковольтного импульса.
В некоторых установках объединяют два генератора Мар- кса в единую установку, в которой многоступенчатый генератор Маркса с конденсаторами небольшой общей емкости обеспечи- вает высокий потенциал напряжения, необходимый для развития разряда основного малоступенчатого генератора Маркса с кон- денсаторами большой общей емкости, со сравнительно невысо- ким потенциалом, но большой силой тока в продолжительном импульсе. В этом случае многоступенчатый генератор Маркса выполняет описанную выше функцию Shaped Pulse. Недостат- ком генераторов Маркса является необходимость составления многих ступеней с дорогими высоковольтными конденсаторами повышенной добротности, дорогими разрядниками, значитель- ные потери в искровых разрядных промежутках, необходимость точного подбора зарядных сопротивлений, напряжения срабаты- вания разрядников.
Известно электрошоковое устройство по патенту Рос- сшиУ° 2305246. По Фиг.1 данного патента высоковольтный ге- нератор импульсов содержит источник электропитания (батарею или аккумулятор), преобразователь 3 постоянного низкого на- пряжения питания в постоянный ток более высокого напряжения для питания накопительного конденсатора 4, включенного по- следовательно с первичной обмоткой 7 выходного высоковольт- ного импульсного трансформатора и газовым разрядником 6. В цепь вторичной обмотки 13 высоковольтного импульсного трансформатора параллельно включен дополнительный конден- сатор 9 заряжаемый от преобразователя 3 через диод 10 служа- щий для недопущения стекания тока заряда конденсатора 9 в цепь обмотки 7 трансформатора. При срабатывании разрядника 6 конденсатор 9 разряжается параллельно цепи обмотки 13, увели- чивая мощность выходного высоковольтного импульса за счет увеличения его длительности.
Данное устройство имеет следующий недостаток:
Конденсатор 9 разряжается в разрядный искровой проме- жуток, минуя обмотку 13, имеющую значительное сопротивле- ние. При напряжениях холостого хода высоковольтного им- T/RU2010/000774
пульсного трансформатора в десятки киловольт сопротивление обмотки 13 составляет сотни ом. Соответственно максимальный разрядный ток конденсатора 9 ограничивается только прямым сопротивлением диода (диодной сборки) 11 , которое мало и со- противлением искрового промежутка, которое при наступлении пробоя весьма мало.
Однако достижению максимальных разрядных токов при максимально возможном для данного трансформатора пробив- ном расстоянии напряжении воздушного промежутка между по- ражающими электродами 14 и 15 препятствует ток утечки (об- ратный ток) диода 12 (диодной сборки) и дополнительный ток утечки диода 10. При протекании этих обратных токов напряже- ние холостого хода трансформатора значительно падает, и длина искрового разряда (длина воздушного промежутка пробоя) на электродах 14 и 15 падает до около 50-60% от аналогичного про- бивного расстояния по воздуху чисто трансформаторного (без- конден-саторного) выхода. Это существенно снижает эффектив- ность электрошокового устройства, использующего такую схе- му, так как электрошоковые устройства проектируются как про- бивающие максимальное воздушное расстояние при ограничен- ных габаритах высоковольтного импульсного трансформатора.
Другим важным недостатком описываемого устройства является появление на всех элементах электрической схемы ем- костного потенциала в случае непопадания (или неодновремен- ного попадания) одного из поражающих электродов в цель при исполнении устройства в дистанционном варианте электрошоке- P T/RU2010/000774
pa, либо контакте с целью только одного поражающего электро- да в случае контактного применения электрошокера.
При попадании одного поражающего электрода в цель ем- кость, которой составляет около 80 пикофарад (стандартная электрическая емкость человеческого тела) происходит заряд этого конденсатора и одновременно заряд емкости тела пользо- вателя. В связи с этим между устройством и телом пользователя (рукой удерживающей дистанционный электрошокер) возникает разность потенциалов емкостной связи, составляющая напряже- ние в 5-10 киловольт. При напряжении холостого хода устройст- ва около 50 киловольт (стандартная величина напряжения холо- стого хода большинства электрошокеров) напряжение емкостной связи примерно 7-10 кВ. Такое напряжение способно пробить воздушное расстояние или образовать поверхностный разряд по элементам корпуса электрошокового устройства на расстояние до 10 мм, и более.
Емкостная связь возникает в электрошокерах с любым ти- пом высоковольтных генераторов импульсов (трансформатор- ным и умножительным) но в схемах, где существует гальваниче- екая связь между высоковольтным каскадом схемы и болылин- ством элементов схемы (например, в рассматриваемой схеме) емкостной разряд особенно вреден. Во-первых, существует зна- чительная вероятность электрического пробоя низковольтных элементов схемы, например, транзисторов и конденсаторов пре- образователя 3, возникшим емкостным разрядом. Во-вторых, и главных, при пробое емкостным разрядом из токонесущих эле- 4
ментов схемы на тело (руку) пользователя, пользователь ощуща- ет электрический удар средней силы.
У пользователя возникает синдром так называемой «бояз- ни собственного оружия», аналогичный боязни пользователем огнестрельного оружия с излишней болезненной отдачей, либо чрезвычайно громким звуком выстрела. Боязнь собственного оружия делает невозможным нормальное прицеливание, так пользователь заранее ожидает боль. Эффективность такого ору- жия независимо от его поражающих свойств стремится к нулю.
Поскольку имеется достаточное количество отверстий в корпусе (например, выход предохранителя, спускового крючка, штекера заряда аккумуляторов, лазерный целеуказатель (ЛЦУ) и т.д.), из-за этого чрезвычайно трудно сконструировать оружие с полностью электрически герметичным корпусом, в котором бы ни один металлический элемент, гальванически соединенный со схемой, не выходил наружу корпуса устройства. В большинстве случаев устранению емкостного разряда не помогают ни тща- тельная изоляция элементов схемы, ни даже полая заливка эле- ментов схемы в электроизоляционный компаундом.
Известно электрошоковое устройство по патенту Рос- сии JVfo 2305246 (Фиг.З) с высоковольтным генератором импуль- сов, содержащим источник электропитания (батарею или акку- мулятор), преобразователь 3 постоянного низкого напряжения питания в постоянный ток более высокого напряжения для пита- ния накопительного конденсатора 4, включенного последова- тельно с первичной обмоткой 7 выходного высоковольтного им- 4
пульсного трансформатора и газовым разрядником 6. В цепь вторичной обмотки 13 высоковольтного импульсного трансфор- матора последовательно включен дополнительный конденсатор 20, заряжаемый от преобразователя 3 через диод 21, служащий для недопущения стекания тока заряда конденсатора 20 в цепь обмотки 7 трансформатора.
При срабатывании разрядника 6 конденсатор 20 разряжа- ется в цепи обмотки 13, увеличивая мощность выходного высо- ковольтного импульса за счет увеличения его длительности.
Данное устройство имеет следующий органический недос- таток:
Конденсатор 20 разряжается через обмотку 13, имеющую значительное сопротивление. При напряжениях холостого хода высоковольтного импульсного трансформатора в десятки кило- вольт сопротивление обмотки 13 составляет сотни ом. Соответ- ственно максимальный разрядный ток конденсатора 20 ограни- чивается сопротивлением обмотки 13.
В электрошоковых устройствах нелетального действия этот недостаток не слишком существенен, так как ток в цепи должен вынуждено ограничиваться физиологическими нормами, установленными для недопущения смертельных поражений фи- зиологических целей.
Но в электрических устройствах специального назначения этот недостаток делает невозможным наращивание тока импуль- са при ограниченном зарядном напряжении конденсатора 20.
Однако увеличение зарядного напряжения конденсатора 20 вы- зывает геометрический рост его габаритных размеров из-за не- обходимости увеличивать толщину межобкладочной изоляции конденсатора, электрическая прочность которой для всех совре- менных диэлектриков гранична.
Недостатком обоих описанных выше схем электрошоко- вых устройств является недостаточный визуальный эффект ра- боты устройств вхолостую (т.е. без нагрузки на поражающих электродах).
Основным требованием при применении электрошоки- рующих устройств является возможность демонстрации разряда перед агрессивно настроенным нападающим, при этом визуаль- но мощный разряд электрошокера (цвет, шум) как показывает практика, в большинстве случаев психологически предотвращает нападение.
Электрошокеры даже с большей эффективностью по фи- зиологическому действию разряда до непосредственного приме- нения, т.е. в момент «демонстрации угрозы» психологически всегда проигрывают электрошокерам с меньшей физиологиче- ской эффективностью разряда, но с большим визуальным эффек- том.
Мощный демонстрационный эффект в большинстве случа- ев позволяет избежать применения электрошокера и соответст- венно снизить риск случайного жесткого травматического или смертельного поражения цели.
Демонстрационный разряд рассматриваемых схем элек- трошокового устройства имеет визуальный эффект превосходя- щий визуальный эффект электрошокеров с чисто трансформа- торным выходом (например, всех изделий группы компаний МАРТЬ, лидера электрошокового оружия России), однако эф- фект значительно ниже, чем демонстрационный разряд электро- шокеров со схемой умножения (чисто конденсаторный выход). Это связано с тем, что разряд устройства по Фиг.1 (патента RU 2305246) имеет недостаточную длину пробоя по воздуху при граничных размерах высоковольтного трансформатора, а разряд устройства по Фиг.З (патента RU RU 2305246) в связи с прохож- дением тока разряда конденсатора через сопротивление вторич- ной обмотки высоковольтного трансформатора имеет вялый «размытый» вид и недостаточную по сравнению с умножитель- ной схемой громкость разряда.
Целью изобретения является создание простого и недоро- гого высоковольтного генератора импульсов для различных об- ластей техники с высокой эффективностью работы заключаю- щейся в генерации импульсов большого напряжения при боль- шой силе тока в разряде, а при использовании его в качестве вы- ходного высоковольтного генератора импульсов электрошоково- го устройства уменьшения емкостной связи пользователя с це- лью и улучшении визуализации демонстрационного электрораз- ряда.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройст- ве по настоящему изобретению, содержащим включенные па- раллельно автономный источник питания, преобразователь по- стоянного напряжения источника питания в постоянное напря- жение 600-6000 в и накопительный конденсатор, а также содер- жащий цепь из высоковольтного ключа в виде воздушного или газового разрядника или тиристора и низковольтной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора, подключенные параллельно выходу преобразователя постоянного напряжения, дополнительный накопительный конденсатор, заряжаемый от упомянутого преобразователя через диод и установленный па- раллельно высоковольтной обмотке высоковольтного импульс- ного трансформатора, выходные электроды, подключенные к концам высоковольтной обмотки, и воздушный или газовый раз- рядник включенный разрядную цепь дополнительного конденса- тора, при этом высоковольтная обмотка имеет две отдельные взаимоизолированные секции, оба вывода обоих секций высоко- вольтной обмотки соединены между собой двумя цепями со- стоящими из диода, включенного последовательно с дополни- тельным накопительным конденсатором, при этом один вывод диода первой цепи присоединен непосредственно к одной об- кладке упомянутого дополнительного накопительного конденса- тора, а один вывод диода второй цепи присоединен непосредст- венно к другой обкладке дополнительного накопительного кон- денсатора, другой вывод диода первой цепи присоединен к од- ному выходному электроду, а другой вывод диода второй цепи присоединен к другому выходному электроду, низковольтная и высоковольтные обмотки высоковольтного импульсного транс- форматора сфазированы с выходом упомянутого преобразовате- ля постоянного напряжения и диодами. Дополнительная особенность заключается в том, что в ка- честве высоковольтного импульсного трансформатора с двумя взаимоизолированными секциями вторичной обмотки использу- ют два высоковольтных импульсных трансформатора с односек- ционной вторичной обмоткой и параллельным или последова- тельным соединением первичных обмоток.
Дополнительная особенность заключается в том, что в ка- честве диодов используют высоковольтные диодные сборки.
Дополнительная особенность заключается в том, что в за- рядную цепь накопительного конденсатора или дополнительного накопительного конденсатора параллельно включено разгрузоч- ное сопротивление.
Дополнительная особенность заключается в том, что низ- ковольтная обмотка высоковольтного импульсного трансформа- тора шунтирована диодом, включенным обратнополярно отно- сительно рабочей полярности накопительного конденсатора.
Также сущность изобретения заключается в том, что в уст- ройстве по настоящему изобретению, содержащим включенные параллельно автономный источник питания, преобразователь постоянного напряжения источника питания в постоянное на- пряжение 600-6000 в и накопительный конденсатор, а также со- держащий цепь из высоковольтного ключа в виде воздушного или газового разрядника или тиристора и низковольтной обмот- ки высоковольтного импульсного трансформатора, подключен- ные параллельно накопительному конденсатору, дополнитель- ный накопительный конденсатор, заряжаемый от преобразовате- ля через диод и установленный последовательно с высоковольт- ной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора, выходные электроды подключенные к концам обмотки и воз- душный или газовый разрядник, включенный в разрядную цепь дополнительного конденсатора при этом оба вывода высоко- вольтной обмотки соединены между собой цепью, состоящей из диода, включенного последовательно с дополнительным накопи- тельным конденсатором, при этом один вывод диода присоеди- нен непосредственно к обкладке дополнительного накопитель- ного конденсатора, другая обкладка которого присоединена к одному выходному электроду, другой вывод диода присоединен ко второму выходному электроду, низковольтная и высоко- вольтная обмотки высоковольтного импульсного трансформато- ра сфазированы с выходом преобразователя постоянного напря- жения и диодом.
Дополнительная особенность заключается в том, что в ка- честве диодов используют высоковольтные диодные сборки.
Дополнительная особенность заключается в том, что в за- рядную цепь накопительного конденсатора или дополнительного накопительного конденсатора параллельно включено разгрузоч- ное сопротивление.
Дополнительная особенность заключается в том, что низ- ковольтная обмотка высоковольтного импульсного трансформа- тора шунтирована диодом, включенным обратнополярно отно- сительно рабочей полярности накопительного конденсатора.
Краткое описание чертежей Фиг.1 представляет собой электрическую схему высоко- вольтного генератора импульсов согласно одному варианту осу- ществления.
Фиг.2 представляет собой электрическую схему высоко- вольтного генератора импульсов с двумя высоковольтными им- пульсными трансформаторами.
Фиг.З представляет собой электрическую схему высоко- вольтного генератора импульсов согласно другому варианту осуществления.
Осуществление изобретения
В зависимости от необходимости могут применяться раз- личные варианты высоковольтного генератора импульсов.
Высоковольтный генератора импульсов по п. 1 формулы изобретения Фиг.1 состоит из низковольтного источника пита- ния 1, представляющего собой аккумулятор, батарею, или иной источник электропитания, выключателя 2, преобразователя 3 низкого постоянного напряжения источника питания в постоян- ное напряжение 600-6000 в, соединенного накопительным кон- денсатором 4, включенного параллельно в цепь, состоящую из газового или воздушного разрядника 5 или тиристора и низко- вольтной первичной обмотки 6 высоковольтного импульсного трансформатора. При этом низковольтный источник питания 1, преобразователь 3 низкого постоянного напряжения источника питания в постоянное напряжение 600-6000 и накопительный конденсатор 4 включены параллельно. К преобразователю 3 подключен также дополнительный токовый накопительный конденсатор 7, одна обкладка которого соединена с выводом преобразователя 3 напрямую, а другая об- кладка соединена с выводом преобразователя 3 через диод 8. Выводы конденсатора 7 соединены при помощи конденсаторов 9 и 10 со средними выводами вторичных обмоток 11 и 12 транс- форматора диодами (диодными сборками) 13 и 14, которые в свою очередь соединены со свободными выводами вторичных обмоток 11 и 12 трансформатора.
Точка соединения диода 13 и свободного вывода вторич- ной обмотки 11 трансформатора соединена с выходным («пора- жающим электродом» в случае использования генератора в ЭШУ) электродом 15 генератора, а точка соединения диода 14 и свободного вывода вторичной обмотки 12 трансформатора со- единена с газовым или воздушным разрядником, 16 в свою оче- редь соединенным последовательно с выходным («поражающим электродом» в случае использования генератора в ЭШУ) элек- тродом 17.
Низковольтная или высоковольтная обмотки высоковольт- ного импульсного трансформатора должны быть сфазированы с выходом преобразователя 3 и диодами 8, 13, 14.
Устройство работает следующим образом.
При включении выключателя 2 преобразователь 3 начина- ет заряжать конденсатор 4 и через диод 8 конденсатор 7. При достижении полного заряда конденсатора 4 потенциал на нем оказывается равным напряжению зажигания разрядника 5, раз- рядник 5 срабатывает, и конденсатор 4 разряжается через раз- рядник 5 в первичную обмотку 6 трансформатора.
В то же время конденсатор 7 остается заряженным, так как его разряду в цепь разрядника 5 и первичной обмотки 6 транс- форматора препятствует диод 8.
Во вторичных обмотках 1 1 и 12 трансформатора наводится ЭДС индукции при высоком потенциале.
Диоды 13 и 14 включены обратно полярно полярностям импульсов обмоток 1 1 и 12 трансформатора, поэтому шунтиро- вания тока высоковольтного импульса на диодах 13 и 14 не про- исходит.
Между электродами 15 и 17 с заранее выбранным расстоя- нием для гарантированного пробоя по воздуху, при потенциале, развиваемом последовательно соединенными вторичными об- мотками 1 1 и 12 трансформатора, происходит воздушный про- бой. При этом сопротивление ионизированного пробоем разряд- ного канала между электродами 15 и 17 резко падает и конденса- тор 7 начинает разряжаться в ионизированный воздушный канал через диоды 13 и 14. При этом ток разряда конденсатора 7 про- ходит в ионизированный канал практически только через диоды 13 и 14, так как его параллельному прохождению через обмотки 1 1 и 12 препятствуют конденсаторы малой емкости 9 и 10. Рас- положение конденсаторов 9 и 10 относительно выходов обмоток 1 1 и 12 несущественно и они могут быть подключены как к средним выводам обмоток, так и концам обмоток до соединения концов обмоток с диодами 13 и 14. На Фиг.1 такое расположение конденсаторов показано пунктирными линиями.
В случае использования генератора в ЭШУ боевой разряд с электродов 15 и 17 происходит через одежду нападающего, т.е. через воздушные промежутки, определяемые толщиной одежды, однако в некоторых случаях применения электроды 15 и 17 мо- гут быть прижаты непосредственно к кожному покрову цели, имеющему сопротивление около 1000 Ом. В этом случае посто- янный ток преобразователя 3 начинает проходить на электроды 15 и 17 и далее на сопротивление кожного покрова через диоды 13 и 14. При этом конденсаторы 4 и 7 не заряжаются, а собст- венное поражающее действие постоянного тока преобразователя 3 ничтожно и ЭШУ перестает быть эффективным.
Для предотвращения протекания такого паразитного тока по указанному контуру между поражающим электродом 17 и точкой соединения диода 14 со свободным выводом вторичной обмотки 12, включен воздушный или газовый разрядник 16 с на- пряжением зажигания более напряжения зажигания разрядника 5.
Разрядник 16, таким образом, выполняет функцию недо- пущения прохождения тока преобразователя 3 на сопротивление цели до момента зажигания разрядника 5 и соответственно воз- никновению высоковольтного импульса трансформатора.
При прохождении же высоковольтного импульса транс- форматора через сопротивление цели 1000 Ом и менее (вплоть до единиц Ом), разрядник 16, напряжение зажигания которого незначительно по сравнению с потенциалом высоковольтного импульса вторичных обмоток трансформатора, зажигается по- тенциалом высоковольтного импульса, обеспечивая разряд кон- денсатора 7 прямо через цель (или воздушный промежуток и цель). Кроме указанной функции разрядник 16 обеспечивает функцию предохранения пользователя от воздействия постоян- ного остаточного напряжения на конденсаторе 4 и 7. Расположе- ние разрядника 16 не существенно, и он может быть включен как в цепь электрода 17, так и в цепь электрода 15.
Вследствие того, что гальваническая связь высоковольт- ных обмоток 1 1 и 12 с низковольтной частью схемы осуществля- ется от средней точки обмотки, если рассматривать две обмотки, как единую высоковольтную обмотку, потенциал в этой средней точке вдвое менее, чем на общей обмотке. Поэтому эффект ем- костного разряда (расстояние пробоя по воздуху при емкостном разряде) в рассматриваемой схеме вдвое менее, чем в высоко- вольтном генераторе импульсов рассматриваемом в качестве аналога.
Для увеличения действующего на цель значения разрядно- го тока конденсатора 9 и недопущения пробоя диодов высоко- вольтными импульсами вторичных обмоток 13 и 14 трансформа- тора в качестве диодов необходимо применять высоковольтные диодные сборки с возможно большими значениями допускаемо- го прямого импульсного тока, обратного напряжения и мини- мальным обратным током. Рассмотренное устройство позволяет получать длину про- боя по воздуху равное 95-100% от длины пробоя по воздуху от чисто трансформаторного пробоя, используемого трансформато- ра с соединенными последовательно в средних точках обмотка- ми 11 и 12.
После выключения выключателя 2 и прекращения работы преобразователя 3 в определенный момент времени (до полного заряда конденсатора 4 и срабатывания разрядника 5) конденса- тор 7 остается неразряженным, и уже после выключения преоб- разователя 3, благодаря току утечки диода 8, начинает дозаря- жать конденсатор 4. Такой процесс происходит при емкости конденсатора 7 значительно большей емкости конденсатора 4. При дозаряжании конденсатора 4 и срабатывании разрядника 5 происходит единичный высоковольтный импульс на высоко- вольтном трансформаторе при выключенном генераторе. Такой неожиданный единичный импульс после выключения устройства представляет опасность для пользователя. Для устранения такого явления в зарядную цепь конденсатора 4 параллельно ему может быть включен разгрузочный резистор с большим сопротивлени- ем.
На Фиг.2 изображено устройство, отличающееся от уст- ройства по Фиг.1 , применением не одного высоковольтного им- пульсного трансформатора с раздельными вторичными обмот- ками, а двух отдельных высоковольтных импульсных трансфор- маторов с вторичными обмотками без средних отводов. При этом первичные обмотки 18 и 19 отдельных трансформаторов соединены параллельно (в некоторых случаях для лучшего со- гласования последовательно), а вторичные обмотки 20 и 21 включены соответственно включению разделенных обмоток на Фиг.1.
Такое устройство, используя типовые высоковольтные им- пульсные трансформаторы, позволяет получать пробивные рас- стояния больше, чем от одного трансформатора при большой си- ле тока в импульсе.
На Фиг.З изображен высоковольтный генератор импуль- сов, состоящий из низковольтного источника 1 питания, пред- ставляющего собой аккумулятор, батарею или иной источник электропитания, выключателя 2, преобразователя 3 низкого по- стоянного напряжения источника питания в постоянное напря- жение 600-6000 в, соединенного с накопительным конденсато- ром 4, включенным параллельно в цепь, состоящую из газового или воздушного разрядника 5 и первичной обмотки 6 высоко- вольтного импульсного трансформатора. При этом низковольт- ный источник питания 1 , преобразователь 3 низкого постоянного напряжения источника питания в постоянное напряжение 600- 6000 и накопительный конденсатор 4 включены параллельно.
К преобразователю 3 подключен также дополнительный токовый накопительный конденсатор 7, одна обкладка которого соединена с выводом преобразователя 3 напрямую, а другая об- кладка соединена с выводом преобразователя 3 через диод 8. Конденсатор 7 включен последовательно вторичной обмотке 22 высоковольтного импульсного трансформатора, при этом один вывод конденсатора 7 соединен с газовым или воздушным раз- рядником 16, в свою очередь соединенным последовательно с выходным («поражающим электродом» в случае использования генератора в ЭШУ) электродом 17.
Другой вывод конденсатора 7 подключен к одному выводу обмотки 22 и одному выводу диоду (диодной сборке) 23, кото- рый вторым выводом в свою очередь присоединен ко второму выводу обмотки 22 через конденсатор 24.
Точка соединения диода 23 и конденсатора 24 соединена с выходным («поражающим электродом» в случае использования генератора в ЭШУ) электродом 15 генератора.
Низковольтная или высоковольтная обмотки высоковольт- ного импульсного трансформатора должны быть сфазированы с выходом преобразователя 3 и диодами 8 и 23.
Устройство работает следующим образом.
При включении выключателя 2 преобразователь 3 начина- ет заряжать конденсатор 4, и через диод 8 конденсатор 7. При достижении полного заряда конденсатора 4 потенциал на нем оказывается равным напряжению зажигания разрядника 5, раз- рядник 5 срабатывает, и конденсатор 4 разряжается через раз- рядник 5 в первичную обмотку 6 трансформатора.
В то же время конденсатор 7 остается заряженным, так как его разряду в цепь разрядника 5 и первичной обмотки 6 транс- форматора препятствует диод 8.
Во вторичной обмотке 22 трансформатора наводится ЭДС индукции при высоком потенциале. Диод 23 включен обратно полярно полярности импульса обмотки 22 трансформатора, поэтому шунтирования тока высо- ковольтного импульса на диоде 23 не происходит.
Между электродами 15 и 17 с заранее выбранным расстоя- нием для гарантированного пробоя по воздуху, при потенциале развиваемом вторичной обмоткой 22 трансформатора, происхо- дит воздушный пробой.
При этом сопротивление ионизированного пробоем раз- рядного канала между электродами 15 и 17 резко падает, и кон- денсатор 7 начинает разряжаться в ионизированный воздушный канал через диод 23. При этом ток разряда конденсатора 7 про- ходит в ионизированный канал практически только через диод 23, так как его параллельному прохождению через обмотку 22 препятствует конденсатор малой емкости 24, включенный по- следовательно обмотке 22. Расположение конденсатора 24 отно- сительно выходов обмотки 22 несущественно и он может быть подключен как к одному выводу обмотки с соединением с точ- кой соединения конденсатора 7 и диода 23, так и к другому вы- воду обмотки. Такое расположение конденсатора 24 показано на Фиг.З пунктирными линиями. Единственное условие разделение конденсатором 24 тока разряда конденсатора 7 от прохождения его по обмотке 22.
Расположение разрядника 16 также не существенно и он может быть включен как в цепь электрода 17, так и в цепь элек- трода 15. Единственное условие разделение разрядником 16 тока разряда конденсатора 7.
Рассмотренное устройство позволяет получать длину ис- крового пробоя по воздуху равное 150-180% от длины пробоя по воздуху от чисто трансформаторного пробоя используемого трансформатора.
Эффект увеличения длины пробоя по воздуху по сравне- нию с чисто трансформаторным выходом достигается за счет то- го, что данная схема наиболее эффективно использует предвари- тельную ионизацию канала между выходными электродами, в связи с чем токовый разряд конденсатора 7 развивается как ис- кровой даже при начальном слабокоронном разряде между вы- ходными электродами, при этом за счет большой силы тока раз- ряда конденсатора 7 разряд визуализуется. В чисто же транс- форматорном разряде слабокоронный разряд также теоретически присутствует, но в связи с ничтожной силой тока не визуализу- ется, как искровой.

Claims

Формула изобретения
1. Высоковольтный генератор импульсов, содержащий включенные параллельно автономный источник питания, преобразователь постоянного напряжения источника питания в постоянное напряжение 600-6000 В и накопительный конденсатор, а также содержащий цепь из высоковольтного ключа в виде воздушного или газового разрядника или тиристора и низковольтной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора, подключенных параллельно выходу преобразователя постоянного напряжения, дополнительный накопительный конденсатор, заряжаемый от упомянутого преобразователя через диод и установленный параллельно высоковольтной обмотке высоковольтного импульсного трансформатора, выходные электроды, подключенные к концам высоковольтной обмотки, и воздушный или газовый разрядник, включенный в разрядную цепь дополнительного конденсатора, отличающийся тем, что высоковольтная обмотка имеет две отдельные взаимоизолированные секции, оба вывода обеих секций высоковольтной обмотки соединены между собой двумя цепями, состоящими из диода, включенного последовательно с дополнительным накопительным конденсатором, при этом один вывод диода первой цепи присоединен непосредственно к одной обкладке упомянутого дополнительного накопительного конденсатора, а один вывод диода второй цепи присоединен непосредственно к другой обкладке дополнительного накопительного конденсатора, другой вывод диода первой цепи присоединен к одному выходному электроду, а другой вывод диода второй цепи присоединен к другому выходному электроду, низковольтная и высоковольтные обмотки высоковольтного импульсного трансформатора сфазированы с выходом упомянутого преобразователя постоянного напряжения и диодами.
2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в качестве высоковольтного импульсного трансформатора с двумя взаимоизолированными секциями вторичной обмотки используют два высоковольтных импульсных трансформатора с односекционной вторичной обмоткой и параллельным или последовательным соединением первичных обмоток.
3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в качестве диодов используют высоковольтные диодные сборки.
4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в зарядную цепь накопительного конденсатора или дополнительного накопительного конденсатора параллельно включено разгрузочное сопротивление.
5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что низковольтная обмотка высоковольтного импульсного трансформатора шунтирована диодом, включенным обратнополярно относительно рабочей полярности накопительного конденсатора.
6. Высоковольтный генератор импульсов, содержащий включенные параллельно автономный источник питания, преобразователь постоянного напряжения источника питания в постоянное напряжение 600-6000 В и накопительный конденсатор, а также содержащий цепь из высоковольтного ключа в виде воздушного или газового разрядника или тиристора и низковольтной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора, подключенных параллельно накопительному конденсатору, дополнительный накопительный конденсатор, заряжаемый от преобразователя через диод и установленный последовательно с высоковольтной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора, выходные электроды, подключенные к концам обмотки, и воздушный или газовый разрядник, включенный в разрядную цепь дополнительного конденсатора, отличающийся тем, что оба вывода высоковольтной обмотки соединены между собой цепью, состоящей из диода, включенного последовательно с дополнительным накопительным конденсатором, при этом один вывод диода присоединен непосредственно к обкладке дополнительного накопительного конденсатора, другая обкладка которого присоединена к одному выходному электроду, другой вывод диода присоединен ко второму выходному электроду, низковольтная и высоковольтная обмотки высоковольтного импульсного трансформатора сфазированы с выходом преобразователя постоянного напряжения и диодом.
7. Генератор по п.6, отличающийся тем, что в качестве диодов используют высоковольтные диодные сборки/
8. Генератор по п.6, отличающийся тем, что в зарядную цепь накопительного конденсатора или дополнительного накопительного конденсатора параллельно включено разгрузочное сопротивление.
9. Генератор по п.6, отличающийся тем, что низковольтная обмотка высоковольтного импульсного трансформатора шунтирована диодом, включенным обратнополярно относительно рабочей полярности накопительного конденсатора.
PCT/RU2010/000774 2009-12-23 2010-12-21 Высоковольтный генератор импульсов (варианты) WO2011084087A2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010800565172A CN102783027A (zh) 2009-12-23 2010-12-21 高压脉冲发生器（各方案）
BG10111215A BG111215A (en) 2009-12-23 2012-05-28 HIGH VOLTAGE IMPULSE GENERATOR

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147529/07A RU2410835C1 (ru) 2009-12-23 2009-12-23 Высоковольтный генератор импульсов (варианты)
RU2009147529 2009-12-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011084087A2 true WO2011084087A2 (ru) 2011-07-14
WO2011084087A3 WO2011084087A3 (ru) 2011-10-06

Family

ID=44306002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000774 WO2011084087A2 (ru) 2009-12-23 2010-12-21 Высоковольтный генератор импульсов (варианты)

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN102783027A (ru)
BG (1) BG111215A (ru)
RU (1) RU2410835C1 (ru)
WO (1) WO2011084087A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106291014A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 许继电源有限公司 一种高压脉冲发生器
CN108811292A (zh) * 2018-06-12 2018-11-13 厦门大学 一种等离子体合成射流组合激励器
CN116917045A (zh) * 2022-02-17 2023-10-20 亚历山大维奇·米凯·米山尼诺夫 空气净化装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501158C1 (ru) * 2012-07-31 2013-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения
RU2619061C2 (ru) * 2012-10-17 2017-05-11 Юрий Олегович Ладягин Высоковольтный генератор
RU2510131C1 (ru) * 2013-01-24 2014-03-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Импульсный электроискровой генератор энергии
EP3167549B1 (en) * 2014-07-11 2019-03-27 Eagle Harbor Technologies, Inc. High voltage nanosecond pulser with variable pulse width and pulse repetition frequency
RU2690432C2 (ru) * 2015-05-25 2019-06-03 Константин Дмитриевич Клочков Высоковольтный генератор с предионизацией в разрядном промежутке
CN105262363B (zh) * 2015-11-10 2018-08-03 宁波中盾电子技术有限公司 高压脉冲电路和手持式脉冲射流电击枪
EA028369B1 (ru) * 2015-11-26 2017-11-30 Научно-Производственное Общество С Ограниченной Ответственностью "Окб Тсп" Импульсный модулятор повышенной надежности
EA029221B1 (ru) * 2015-11-26 2018-02-28 Научно-Производственное Общество С Ограниченной Ответственностью "Окб Тсп" Импульсный модулятор рекуперативного типа
RU2698245C2 (ru) * 2016-01-21 2019-08-23 Константин Дмитриевич Клочков Генератор импульсов высокого напряжения
IL253887B (en) * 2017-08-07 2018-03-29 Hadshani Yehoshua A deterministic transformer regulated by means of plasma gas for the transduction and conversion of electric fields at high voltage with polarity - automatic
RU2744936C1 (ru) * 2018-12-29 2021-03-17 Общество с ограниченной ответственностью "Биотехнологические аналитические приборы" (ООО "БиАП") Регулируемый высокостабильный источник напряжения с функцией генератора сигналов произвольной формы с изолированным выходом
CN110739935B (zh) * 2019-10-16 2023-08-25 长沙魔豆智能科技有限公司 一种脉冲发生器及脉冲发生方法
RU2737239C1 (ru) * 2019-12-04 2020-11-26 Габлия Юрий Александрович Генератор поражающего тока электрошокового оружия
RU198711U1 (ru) * 2020-03-20 2020-07-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Генератор высоковольтных импульсов
KR20240129173A (ko) 2021-12-30 2024-08-27 세르기브 안톤 빅토로비치 폐기물 처리 장치의 리액터
AU2022441755A1 (en) 2022-02-17 2024-06-13 Dmitrii Yanovich Agasarov Electrostatic friction pulse generator
US11890398B2 (en) 2022-02-17 2024-02-06 Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov Air cleaning device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4872084A (en) * 1988-09-06 1989-10-03 U.S. Protectors, Inc. Enhanced electrical shocking device with improved long life and increased power circuitry
RU2108526C1 (ru) * 1996-09-27 1998-04-10 Павел Владимирович Богун Электрошоковое устройство для самообороны
US7102870B2 (en) * 2003-02-11 2006-09-05 Taser International, Inc. Systems and methods for managing battery power in an electronic disabling device
RU2305246C1 (ru) * 2005-12-19 2007-08-27 Юрий Олегович Ладягин Электрошоковое устройство (варианты)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7778005B2 (en) * 2007-05-10 2010-08-17 Thomas V Saliga Electric disabling device with controlled immobilizing pulse widths

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4872084A (en) * 1988-09-06 1989-10-03 U.S. Protectors, Inc. Enhanced electrical shocking device with improved long life and increased power circuitry
RU2108526C1 (ru) * 1996-09-27 1998-04-10 Павел Владимирович Богун Электрошоковое устройство для самообороны
US7102870B2 (en) * 2003-02-11 2006-09-05 Taser International, Inc. Systems and methods for managing battery power in an electronic disabling device
RU2305246C1 (ru) * 2005-12-19 2007-08-27 Юрий Олегович Ладягин Электрошоковое устройство (варианты)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106291014A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 许继电源有限公司 一种高压脉冲发生器
CN106291014B (zh) * 2016-08-31 2018-12-28 许继电源有限公司 一种高压脉冲发生器
CN108811292A (zh) * 2018-06-12 2018-11-13 厦门大学 一种等离子体合成射流组合激励器
CN116917045A (zh) * 2022-02-17 2023-10-20 亚历山大维奇·米凯·米山尼诺夫 空气净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011084087A3 (ru) 2011-10-06
CN102783027A (zh) 2012-11-14
RU2410835C1 (ru) 2011-01-27
BG111215A (en) 2012-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2410835C1 (ru) Высоковольтный генератор импульсов (варианты)
US7778005B2 (en) Electric disabling device with controlled immobilizing pulse widths
US7782592B2 (en) Dual operating mode electronic disabling device
KR101890759B1 (ko) 복합기능을 가지는 연발식 호신장비
US8154843B2 (en) Dual power source pulse generator for a triggering system
US9182193B1 (en) Systems and methods for providing a signal to inhibit locomotion
Lehmann Overview of the electric launch activities at the French-German Research Institute of Saint-Louis (ISL)
US6634298B1 (en) Fireset for a low energy exploding foil initiator: SCR driven MOSFET switch
RU93141U1 (ru) Высоковольтный генератор импульсов (варианты)
RU2619061C2 (ru) Высоковольтный генератор
RU2690432C2 (ru) Высоковольтный генератор с предионизацией в разрядном промежутке
US9627859B2 (en) Spark gap arrangement
RU2305246C1 (ru) Электрошоковое устройство (варианты)
RU2698245C2 (ru) Генератор импульсов высокого напряжения
RU2108526C1 (ru) Электрошоковое устройство для самообороны
US20220163287A1 (en) Shock current generator for electroshock weapons
Jin et al. Performance of 2.4-MJ pulsed power system for electrothermal-chemical gun application
EA008198B1 (ru) Активная броня
RU133669U1 (ru) Генератор импульсов высокого напряжения и электрошоковое устройство с таким генератором
RU2818376C1 (ru) Генератор поражающих электроимпульсов электрошокового оружия
RU2669907C2 (ru) Способ устранения болезненных ощущений емкостного пробоя в электрошоковых устройствах и устройство для осуществления способа
RU2126763C1 (ru) Устройство для деформации конструкции и окружающей ее среды
KR960001673Y1 (ko) 전자 충격기 회로
RU2272237C1 (ru) Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором
UA120220C2 (uk) Генератор високої напруги для електрошокерів та інших електрофізичних пристроїв

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080056517.2

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10842333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201205706

Country of ref document: UA

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10842333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2