ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА


RU (11) 2072625 (13) C1

(51) 6 H03K3/53 

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

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

(21) Заявка: 92014882/09 
(22) Дата подачи заявки: 1992.11.30 
(45) Опубликовано: 1997.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Л.А.Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л., Машиностроение, 1986, с.127, рис.4.12. 
(71) Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "ЭВР" 
(72) Автор(ы): Захаров М.П.; Виноградов В.И.; Макаров А.Е.; Петренко Б.И. 
(73) Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "ЭВР" 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА 

Использование: изобретение может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для генерации мощных импульсов тока. Сущность изобретения: генератор импульсов тока содержит повышающий трансформатор 1, высоковольтный выпрямитель 2, защитный симметричный RC-контур 3, накопительный конденсатор 4, коммутирующий элемент 5, нагрузку 6, питающую сеть 7. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к силовой электротехнике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для генерации мощных импульсов тока, в частности, в электрогидравлических установках.

В основу процесса генерации положены сравнительно медленный заряд конденсатора С от источника напряжения U и последующая быстрая передача накопленной энергии CU2/2 низкоомной нагрузке [1] При больших уровнях энергии происходит снижение надежности зарядной цепи, так как после каждого разряда накопительного конденсатора С высоковольтный выпрямитель оказывается как бы закороченным по выходу и, кроме того, испытывает воздействием затухающего экстрактора нагрузки.

Известен генератор импульсов тока (ГИТ), в котором ограничителем зарядного тока служит резистор, включенный последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора [2] Здесь осуществлена защита от токов короткого замыкания. Недостаток этого ГИТа отсутствие защиты от экстратока нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому является ГИТ, содержащий повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети переменного тока, а вторичная к высоковольтному выпрямителю, и высоковольтный импульсный накопительный конденсатор, через коммутирующий элемент подключенный к нагрузке, а через высоковольтный линейный дроссель к выходу выпрямителя [3]

Конструктивно линейный дроссель выполняется в виде последовательной цепочки из нескольких реакторов, каждый из которых имеет кольцевой сердечник из магнитодиэлектрика, причем хотя бы один из них с воздушным зазором.

Устройство прототип имеет двойную защиту от токов короткого замыкания (ТКЗ) и от экстратока нагрузки (ЭТН).

К недостаткам прототипа относятся

неполная защита от ЭТН из-за паразитной емкости дросселя,

возникновение во время переходных процессов мощных электромагнитных помех,

необходимость выбора для высоковольтного выпрямителя диодов с дополнительным запасом по обратному напряжению,

сложность защитного дросселя как изделия, неосвоенность серийного изготовления [4]

Цель изобретения усиление защиты зарядной цепи ГИТа и упрощение его конструкции.

Цель достигается заменой высоковольтного сильноточного линейного дросселя на симметричный RC-контур, подсоединяющий каждую обкладку накопительного конденсатора к соответствующему выводу высоковольтного выпрямителя через последовательную пару безиндуктивных резисторов, причем средние точки этих пар связаны конденсатором.

Сущность изобретения поясняется чертежом функциональной схемы. В устройство каскадно соединены повышающий трансформатор (ПТр) 1, высоковольтный выпрямитель (ВВ) 2, защитный симметричный RC-контур (ЗК) 3 и накопительный конденсатор (НК) 3. Через коммутирующий элемент (КЭ) 5 нагрузка (Н) 6 подключена к накопительному конденсатору 4. Вход повышающего трансформатора 1 подсоединен к питающей сети (ПС) 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. От питающей сети 7 через повышающий трансформатор 1 переменное напряжение большой амплитуды поступает на высоковольтный выпрямитель 2. Выпрямленные однополярные полуволны напряжения подаются на защитный контур 3, выходным током которого заряжается накопительный конденсатор 4. По достижении напряжением последнего заранее установленного уровня срабатывает коммутирующий элемент 5 (положение "Замкнуто") и низкоомная нагрузка 6 подключается к обкладкам накопительного конденсатора 4. Начинается интенсивный процесс разряда, характеризующийся током нагрузки

(1)

где Uнк напряжение на конденсаторе 4 непосредственно перед началом разряда,

Rн сопротивление нагрузки 6,

Снк емкость накопительного конденсатора 4.

В отдельных случаях сила разрядного тока может достигать десятков килоампер. Этот ток "запоминается" в паразитной индуктивности разрядной цепи.

На стадии разряда совершается полезная работа. Большая часть энергии накопительного конденсатора 4 передается нагрузке 6 в течение единиц или десятков микросекунд, когда разрядная цепь остается замкнутой.

После размыкания коммутирующего элемента 5 (который может быть как управляемым, так и не управляемым) ЭТН конца предыдущей стадии не исчезает. Происходит возбуждение затухающих почти синусоидальных колебаний.

Если коммутирующий элемент 5 размыкается резко, то источником ударных колебаний служит энергия, запасенная в паразитной индуктивности накопительного конденсатора 4 [5] Последняя взаимодействует с емкостью монтажа, составляющей, вследствие больших габаритов реальных ГИТ, несколько тысяч пикофарад. Частота колебаний может превышать 10 МГц, причем амплитуда тока первой полуволны, равная силе упоминавшегося ЭТН, на пути к высоковольтному выпрямителю 2 заряжает конденсатор Cзк защитного контура 3, понижая его напряжение до

(2)

где Uзк(o) напряжение на конденсаторе Cзк непосредственно перед размыканием коммутирующего элемента 5,

Lнк индуктивность накопительного конденсатора 4,

R сопротивление каждого из резисторов защитного контура 3,

Iэтн сила экстратока нагрузки.

При плавном размыкании коммутирующего элемента 5 возникают ударные колебания низкой частоты (10 25) кГц, так как они определяются большой емкостью Cнк и суммарной паразитной индуктивностью всей разрядной цепи. Выражение (2) в первом приближении остается справедливым и в данном случае.

Таким образом, выбором значения постоянной времени зк может быть обеспечена требуемая кратность подавления ударных колебаний в зарядной цепи и тем самым предотвращена возможность повреждения высоковольтного выпрямителя 2. При этом резисторы защитного контура 3, введенные в каждый соединительный провод между выпрямителем 2 и накопительным конденсатором 4, не допускают прямой связи упомянутых паразитных индуктивностей, а также индуктивности конденсатора Сзк защитного контура 3 с выходной емкостью повышающего трансформатора 1, проходной емкостью выпрямителя 2 и монтажными емкостями системы 1 2. Тем самым повышается качество защиты, возложенное на контур 3.

После размыкания коммутирующего элемента 5 начинается и другой, более длительный, процесс зарядка от выпрямителя 2 накопительного конденсатора 4. В течение первых 10 15 полуволн выпрямленного напряжения отбираемый у выпрямителя ток Iткз не превышает значения

(3)

а мощность Pд рассеиваемая им -



где rд суммарное прямое сопротивление диодов выпрямителя 2,

RПТР активная составляющая выходного сопротивления трансформатора 1,

4R cуммарное сопротивление резисторов защитного контура 3,

Uнко остаточное напряжение накопительного конденсатора 4,

Um амплитуда высоковольтного переменного напряжения на входе выпрямителя 2.

Следовательно, резисторы защитного контура эффективно ограничивают как силу выпрямленного тока на начальном этапе зарядки накопительного конденсатора 4, так и величину рассеиваемой мощности.

Емкость Cзк защитного контура 3 должна выбираться с учетом выражения (2) и может быть оценена как

Сзк (0,01 0,1)Cнк, (5)

где Cнк емкость накопительного конденсатора 4.

Выбор сопротивления резисторов защитного контура зависит от активной составляющей выходного сопротивления трансформатора 1 и максимально допустимого тока выпрямителя 2 и принадлежит диапазону

R (1 10) кОм (6)

Наилучшие результаты обеспечиваются защитным контуром 3 при использовании в нем безындуктивных резисторов большой единичной мощности, например, типа ТВО. Безындуктивность резисторов исключает возможность появления нежелательных паразитных LC контуров, защитные свойства контура 3 улучшаются. Конкретизация номиналов этих резисторов должна предусматривать обязательную 30-ю их недогрузку по мощности рассеяния. Целесообразно одну треть разрешенной мощности выделить для работы на этапах ударных колебаний, а две трети для зарядного цикла накопительного конденсатора 4.

Предложенный ГИТ с защитным контуром 3 полностью электрически защищен на всех стадиях работы и имеет повышенный ресурс надежности.

Защитный контур 3 реализуется из стандартных, хорошо освоенных производством деталей резисторов и конденсаторов, а для его сборки не требуется персонала с высокой квалификацией.

Был изготовлен образец предлагаемого устройства (U 40 кВ, Снк 6 мкф, в качестве коммутирующего элемента 5 воздушный искровой разрядник, нагрузка 6 объем жидкости). Испытания ГИТа подтвердили достижение требуемого технического эффекта. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Генератор импульсов тока, содержащий повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети переменного тока, а вторичная к высоковольтному выпрямителю, и высоковольтный импульсный накопительный конденсатор, через коммутирующий элемент подключенный к нагрузке, отличающийся тем, что между высоковольтным выпрямителем и накопительным конденсатором включен защитный симметричный RC-контур, состоящий из двух отдельных последовательных пар безындуктивных резисторов, средние точки которых связаны через конденсатор, при этом каждая обкладка накопительного конденсатора подсоединена к соответствующему выводу высоковольтного выпрямителя через одну из упомянутых резисторных пар.




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