ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА


RU (11) 2017329 (13) C1

(51) 5 H03K3/53 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4879151/21 
(22) Дата подачи заявки: 1990.10.31 
(45) Опубликовано: 1994.07.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Сипайлов Г.А., Хорьков К.А. Генераторы ударной мощности. М.: Энергия, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР N 1294260, кл. H 03K 3/53, 1987. 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский институт интроскопии при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова 
(72) Автор(ы): Москалев В.А.; Пустынников С.В.; Сергеев Г.И. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в источниках питания ускорителей, плазмотронов, лазеров и т.п. Генератор содержит однофазный ударный генератор 1, тиристоры 2, 7, 8, 9, индуктивный накопитель 3, конденсаторы 4, 6, коммутатор 5, нагрузку 10, вентиль 11. Передача энергии из накопителя 3 в нагрузку 10 осуществляется через вентиль 11 при выключенном тиристоре 9, при этом разряд конденсатора 6 на тиристор 2 в момент передачи энергии в нагрузку позволяет мощность импульсов тока в нагрузке. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для накопления электрической энергии в индуктивном накопителе с последующей передачей накопленной энергии в нагрузку в виде единичного импульса тока. Генератор может применяться для питания ускорителей, лазеров, плазмотронов, электрогидравлических нагрузок и т.д.

Известен генератор импульсов тока на основе индуктивного накопителя, содержащий однофазный ударный генератор, подключенный через тиристор к индуктивному накопителю, вентиль, быстродействующий размыкатель и нагрузку [1].

Недостатком такого устройства является то, что в период накопления энергии в индуктивном накопителе происходит размагничивание ударного генератора под действием реакции якоря, его внутренняя ЭДС уменьшается, следовательно, снижается уровень энергии, запасаемой в накопителе и переданной в нагрузку. Другим недостатком такого устройства является наличие быстродействующего размыкателя, разрывающего шунтирующую цепь индуктивного накопителя в момент передачи накопленной энергии в нагрузку.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство зарядки индуктивного накопителя энергии, содержащее однофазный ударный генератор, подключенный через тиристор к индуктивному накопителю, вентиль, быстродействующий размыкатель и нагрузку, в котором для компенсации размагничивающего действия реакции якоря на часть витков статорной обмотки через коммутатор подключена конденсаторная батарея [2].

Недостатком такого устройства является наличие быстродействующего размыкателя, при срабатывании которого запасенная в накопителе энергия перебрасывается в нагрузку. Быстродействующий электродинамический размыкатель является сложным и дорогостоящим устройством, сравнимым по габаритам с индуктивным накопителем.

Срабатывание размыкателя в момент перехода ЭДС генератора через нулевое значение и в момент максимума тока сопровождается возникновением дуги, которую необходимо гасить и которая затягивает процесс коммутации, что приводит к дополнительным потерям передаваемой в нагрузку энергии. Кроме того, разрыв токовой цепи сопровождается броском перенапряжения, в 5-10 раз превышающим номинальное значение ЭДС генератора, что требует увеличения класса напряжения тиристоров и вентилей, а также усиления изоляции обмоток индуктивного накопителя и генератора.

Следовательно, наличие в данной схеме быстродействующего размыкателя приводит к увеличению габаритов устройства и снижению надежности его работы.

Целью изобретения является увеличение мощности устройства, уменьшение габаритов и повышение надежности его работы.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем однофазный ударный генератор, подключенный через первый тиристор к индуктивному накопителю, конденсатор, подключенный через коммутатор на часть витков статорной обмотки, вентиль и сопротивление нагрузки, параллельно зажимам первого тиристора включены последовательно дополнительный конденсатор и второй тиристор таким образом, что минусовая обкладка дополнительного конденсатора подключена к аноду первого тиристора, а катод второго тиристора подключен к катоду первого тиристора, причем в точку соединения плюсовой обкладки дополнительного конденсатора и анода второго тиристора подключен катод третьего тиристора, анод которого образует общую точку с выходным зажимом индуктивного накопителя, обкладкой конденсатора и входным зажимом статорной обмотки генератора, параллельно индуктивному накопителю включен четвертый тиристор анодом к общей точке и ветвь, содержащая последовательно включенные сопротивление нагрузки и вентиль, анод которого подключен к общей точке.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов.

Устройство содержит (фиг. 1) однофазный ударный генератор 1, подключенный через первый тиристор 2 к индуктивному накопителю 3. На часть витков статорной обмотки генератора 1 подключен конденсатор 4 через коммутатор 5. Параллельно тиристору 2 включена ветвь с дополнительным конденсатором 6 и вторым тиристором 7. В зарядную цепь дополнительного конденсатора 6 включен третий тиристор 8. Параллельно индуктивному накопителю 3 включен четвертый тиристор 9 и ветвь с нагрузкой 10 и вентилем 11.

На фиг. 2 изображены графики изменения ЭДС (12) генератора, тока (13) генератора, тока (14) четвертого тиристора, тока (15) в нагрузке, тока (16) заряда, напряжения (17) и тока разряда (18) дополнительного конденсатора.

Устройство работает следующим образом. Генератор 1 приводится во вращение и возбуждается до номинальной ЭДС (12). В момент времени t1 включается коммутатор 5, подключающий конденсатор 4 на часть витков статорной обмотки, и тиристор 2, подключающий генератор 1 к индуктивному накопителю 3. По цепи генератор 1 - тиристор 2 - накопитель 3 начинает протекать ток (13). В момент времени t2, когда ЭДС генератора переходит нулевое значение и ток (13) начнет уменьшаться, срабатывает тиристор 9, шунтирующий накопитель 3. Через индуктивный накопитель 3 и тиристор 9 начинает протекать ток (14), а ток генератора (13) уменьшается до нуля в момент времени t3, и тиристор 2 закрывается. В момент времени t5 вновь срабатывает тиристор 2, ток генератора растет и в момент времени t6 становится равным току (14) тиристора 9, при дальнейшем увеличении тока генератора ток тиристора 9 упадет до нуля и тиристор 9 закрывается. В момент времени t7, когда ток генератора достигает максимума, вновь срабатывает тиристор 9, шунтирующий индуктивный накопитель 3. Таким образом идет процесс накопления энергии в индуктивном накопителе, осуществляемый за 10-30 периодов ЭДС 12 [1]. На фиг. 2 представлены всего лишь три периода ЭДС, что вполне достаточно для пояснения принципа работы устройства. Амплитуда импульса тока с каждым циклом накопления непрерывно увеличивается и может достичь значения тока внезапного короткого замыкания генератора, а энергия, запасаемая в индуктивном накопителе, может в несколько раз превышать электромагнитную энергию генератора. Например, при соотношении индуктивного сопротивления накопителя Хн и ударного индуктивного сопротивления Худ генератора Хн/Худ=8 в накопителе можно сосредоточить энергию, равную 3,75 энергии внезапного короткого замыкания генератора [1].

В момент времени t4 на максимуме отрицательной полуволны ЭДС (12) генератора включается тиристор 8 и осуществляется заряд дополнительного конденсатора 6. На фиг. 2 показаны ток заряда (16) и напряжение (17) конденсатора 6. В момент времени t8, когда ток генератора в очередной раз достигнет максимума, срабатывает тиристор 7, конденсатор 6 разряжается через индуктивный накопитель и статорную обмотку генератора (ток разряда (18)). При этом положительно заряженная обкладка конденсатора 6 подключается к катоду тиристора 2, что приводит к его быстрому запиранию. Цепь протекания тока генератора - генератор 1 - накопитель 3 - тиристор 2 - разрывается, и ток генератора падает до нуля (момент времени t9). Так как тиристор 9 на последнем этапе не включается, энергия, запасенная в индуктивном накопителе, через вентиль 11 перебрасывается в нагрузку 10, формируя в ней импульс тока (15). Когда ток в нагрузке упадет до нуля, запирается вентиль 11, и в момент времени t10, когда ЭДС генератора переходит нулевое значение, устройство возвращается в исходное состояние.

Включение тиристора параллельно индуктивному накопителю позволяет запасать энергию, передаваемую в накопитель от ударного генератора, и не включать шунтирующую цепь в момент передачи запасенной энергии в нагрузку, что в совокупности с включением ветви с нагрузкой и вентилем параллельно индуктивному накопителю позволяет осуществлять передачу накопленной энергии в нагрузку без применения быстродействующего размыкателя, что приводит к значительному уменьшению габаритов устройства и повышению КПД его работы.

Разряд предварительно заряженного дополнительного конденсатора в момент передачи энергии в нагрузку на тиристор, подключающий ударный генератор к индуктивному накопителю, позволяет уменьшить долю энергии, возвращаемую накопителем в генератор, и увеличить соответственно энергию, передаваемую в нагрузку, что приводит к увеличению мощности импульсов тока в нагрузке.

Примененные в устройстве решения позволяют создать компактное устройство, имеющее минимальное число коммутирующих элементов и не имеющее электродинамического размыкателя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА, содержащий однофазный ударный генератор, статорная обмотка которого через первый тиристор подключена к индуктивному накопителю, первый конденсатор, подключенный через коммутатор на часть витков статорной обмотки ударного генератора, вентиль и сопротивление нагрузки, отличающийся тем, что параллельно первому тиристору подключены последовательно соединенные второй конденсатор и второй тиристор таким образом, что минусовая обкладка второго конденсатора подключена к аноду первого тиристора, а катод второго тиристора подключен к катоду первого тиристора, к точке соединения плюсовой обкладки второго конденсатора и анода второго тиристора подключен катод третьего тиристора, анод которого образует общую точку с выходным зажимом индуктивного накопителя, обкладкой первого конденсатора и входным зажимом статорной обмотки ударного генератора, параллельно индуктивному накопителю подключен четвертый тиристор, анодом соединенный с общей точкой, и цепь, содержащая последовательно соединенные сопротивление нагрузки и вентиль, анодом соединенный с общей точкой.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru