РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК H05K10/00 

Изобретение относится к радиолокационной технике сверхвысоких частот и может быть, в частности, использовано в передающих устройствах военных радиолокационных станций дальнего обнаружения и наведения высокой мощности излучения.

Известно устройство защиты магнетронного генератора радиолокационной станции повышенной мощности излучения АРС-15, позволяющее значительно увеличить надежность работы станции при длительной непрерывной работе [1].

Известно устройство защиты передающей системы радиолокационной станции военного назначения для дальнего обнаружения и наведения типа П-20 сантиметрового диапазона волн [2]. Радиолокационная станция обеспечивала круговой обзор и обнаружение целей в зоне своего действия, отражала воздушную обстановку на экране радиолокационной станции и на выносном индикаторе кругового обзора.

Известно устройство защиты высоковольтных цепей магнетронного генератора, входящего в состав радиолокационной станции типа АРС-15, которое значительно увеличивает надежность передающей системы радиолокационной станции [3].

Известно устройство защиты мощного клистрона радиолокационной станции с полупроводниковыми логическими унифицированными элементами [4]. В цепь электродинамической системы включен резистор, который шунтируют конденсатором. Резистор и конденсатор образуют датчик, сигнал с выхода которого управляет пороговым устройством. Переключение порогового устройства ведет к выработке единичного сигнала, управляющего работой исполнительного устройства. При выборе логических элементов возникают трудности. В импульсном режиме работы мощного клистрона конденсатор преобразовывает импульсные сигналы на выходе датчика в аналоговое напряжение на выходе. Из-за конечной величины емкости конденсатора напряжение на выходе имеет пульсирующий характер, что создает зону нечувствительности и снижает ее коэффициент возврата. Возрастание постоянной времени интегрирования входного сигнала вызывает задержку в срабатывании защиты. Значение коэффициента возврата существенно при выборе способа управления источником при перегрузке, который может изменяться с изменением напряжения, а не в отключении источника.

Наиболее близким техническим решением является резервированное устройство [5] . При холодном (ненагруженном) резервировании резервный компонент обесточен и исключен из функциональной схемы устройства электропитания. Он начинает функционировать только лишь при отказе основного компонента. При отказе основного выпрямителя устройство переключения УП получает соответствующий сигнал и, воздействуя на переключатели П₁ и П₂, отключает из схемы отказавший выпрямитель и включает резервный выпрямитель.

Недостатком этого устройства является низкая надежность при выполнении основного и резервного блоков на клистронах, что обусловлено тяжелым тепловым режимом работы мощного клистрона, помещенного в свинцовую защитную оболочку, окруженную чугунной оболочкой. Защита предотвращает обслуживающий персонал от СВЧ-излучения и жесткого рентгеновского излучения.

Целью изобретения является повышение надежности при выполнении основного и резервного блоков на клистронах. Поставленная цель достигается путем выделения в блоке переключений сдвоенной кнопки, соединенной с введенным тиристором и цепью питания фокусирующей катушки клистрона основного блока, соединения катода тиристора с входом введенного второго симистора, введения пороговых элементов и дифференцирующих цепочек, а также трансформатора тока и развязывающих диодов и инверторов.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показана схема совмещения цепей переменного и постоянного напряжения.

Резервированное устройство содержит (см. фиг. 1) основной блок 1, резервный блок 2, формирователь управляющих сигналов 3, блок 4 переключений, первый тиристор 5 (ТО), первый трансформатор 6 (Тр 1), второй тиристор 7 (ТР), второй трансформатор 8 (Тр 2), первый симистор 9 (СО), второй симистор 10 (СР), третий трансформатор 11 (Тр 3), первый трансформатор тока 12 (1 ТТ), второй трансформатор тока 13 (II ТТ).

Основной блок 1 содержит высоковольтный выпрямитель 14 (ВВВО), мощный клистрон 15 (МКО), фокусирующую катушку 16 (ФКО), блок питания соленоида 17 (БПСО).

Резервный блок 2 содержит высоковольтный выпрямитель 18 (ВВВР), мощный клистрон 19 (МКР), фокусирующую катушку 20 (ФКР), блок питания соленоида 21 (БПСР), блок 22 сигнализации.

Формирователь управляющих сигналов 3 содержит первый выпрямитель 23, первый пороговый элемент 24, первый инвертор 25, первую дифференцирующую цепочку 26 (Р₁С₁), второй выпрямитель 27, второй пороговый элемент 28, второй инвертор 29, вторую дифференцирующую цепочку 30 (Р₂С₂), первый развязывающий диод 31, второй развязывающий диод 32, третий развязывающий диод 33, четвертый развязывающий диод 34, пятый развязывающий диод 35, шестой развязывающий диод 36.

Формирователь управляющих сигналов 3 выполнен по двухканальной схеме с каналом минимальной защиты и каналом максимальной защиты. Одна пара контактов сдвоенной кнопки блока 4 переключений включена в цепь питания первого тиристора 5, включенного последовательно с первичной обмоткой второго трансформатора 8. Вторичная обмотка последнего включена в цепь питания фокусирующей катушки 16 основного блока, а другая пара контактов включена в цепь питания второго тиристора 7 резервного блока 2, катод которого соединен с управляющим входом второго симистора 10, включенного в цепь питания фокусирующей катушки 20 резервного блока 2. Последовательно с вторичной обмоткой первого трансформатора 6 включены обмотки первого 12 и второго 13 трансформаторов тока, параллельно которым включены первый 23 и второй 27 выпрямители.

Выход первого выпрямителя 23 через последовательно соединенные первый пороговый элемент 24 и первую дифференцирующую цепочку 26 подключен к одним выводам первого 31 и второго 32 развязывающих диодов, через последовательно соединенные первый инвертор 25 и третий развязывающий диод 33 - к управляющему входу второго тиристора 7. Другой вывод второго развязывающего диода 32 включен в цепь питания первого тиристора 5, выход второго выпрямителя 27 через последовательно соединенные второй пороговый элемент 28, вторую дифференцирующую цепочку 30, второй инвертор 29, четвертый развязывающий диод 34 и шестой развязывающий диод 36 подключен к соответствующему выводу второго развязывающего диода 32, причем точка соединения второй дифференцирующей цепочки 32 и второго инвертора 29 через пятый развязывающий диод 35 подключена к соответствующему выводу третьего развязывающего диода 33.

Резервированное устройство работает следующим образом.

В момент нажатия оператором кнопки Кн блока переключений 4 положительный потенциал поступает на управляющий электрод первого симистора 9 основного блока 1 и он открывается. Переменное напряжение поступает на высоковольтный выпрямитель 14 и блок питания соленоида 17. Мощный клистрон 15 начинает генерировать СВЧ-колебания. Переменный ток наводит в обмотках первого и второго трансформаторов тока 12 и 13 ЭДС, которая выпрямляется первым и вторым выпрямителями 23 и 27. После этого постоянное напряжение поступает на первый пороговый элемент 24 минимальной защиты и второй пороговый элемент 28 канала максимальной защиты. Если ток фокусирующей катушки (соленоида) 16 находится в рабочих пределах, то срабатывает первый пороговый элемент 24 и скачок напряжения дифференцируется первой дифференцирующей цепочкой 26 с выделением остроконечного положительного импульса, который через второй развязывающий диод 32 поступает на управляющий электрод первого тиристора 5, открывая его.

Положительный потенциал с выхода первого тиристора 5 проходит на управляющий электрод первого симистора 9. Оператор отпускает кнопку Кн. Это рабочий режим работы мощного клистрона 15 основного канала, который генерирует мощные СВЧ-колебания. Резервный мощный клистрон 19 резервного блока 2 не работает, так как второй тиристор 7 заперт отрицательным потенциалом на аноде, снимаемым после кратковременного нажатия оператором на кнопку Кн. В аварийном режиме работы при резком повышении тока фокусирующей катушки 16 основного блока 1 (например, при межвитковом замыкании из-за тяжелого теплового режима работы соленоида ФКО, помещенного в защитную радиационную оболочку), срабатывает второй пороговый элемент 28 канала максимальной защиты и на выходе второй дифференцирующей цепи 30 образуется положительный импульс, который после прохождения второго инвертора 29 в отрицательной полярности через четвертый развязывающий диод 34 поступает на анод первого тиристора 5, запирая его. После этого запирается первый симистор 9 и прекращает работу мощный клистрон 15 основного блока 1.

Одновременно положительный импульс с выхода второй диффернцирующей цепи 30 проходит через пятый развязывающий диод 35 и поступает на управляющий электрод второго тиристора 7, отпирая его. Второй тиристор 7 отпирает второй симистор 10 и включаются блоки 18 и 21. Начинает генерировать мощный клистрон 19 резервного блока 2. Одновременно включается блок сигнализации 22 (сирена, лампочка, звонок). После ремонта или замены вышедшей из строя фокусирующей катушки 16 основного блока 1 оператор вновь нажимает кнопку Кн блока 4 переключений. Отрицательный потенциал запирает второй тиристор 7 и мощный клистрон 19 резервного блока 2 отключается. Одновременно включается мощный клистрон 15 основного блока 1, как было описано ранее.

В противоположном режиме при резком снижении тока фокусирующей катушки 16 основного блока 1 ниже минимального значения происходит включение минимальной защиты. Отключается первый пороговый элемент 24 и импульс отрицательной полярности с выхода шестого развязывающего диода 36 подается на анод первого тиристора 5, запирая его. Выключается мощный клистрон 15 основного блока 1. Одновременно через первый развязывающий диод 31 отрицательный импульс поступает на первый инвертор 25 и в положительной полярности через третий развязывающий диод 33 поступает на управляющий электрод второго тиристора 7, отпирая его. Включается второй симистор 10 и начинает работать мощный клистрон 19 резервного блока 2. После замены вышедшей из строя фокусирующей катушки 16 включение основного блока 1 производится нажатием кнопки Кн оператором.

Предлагаемое устройство значительно увеличивает надежность работы радиолокационной станции дальнего обнаружения и наведения. При этом сохраняется в исправности дорогостоящий мощный клистрон. Вышедшая из строя фокусирующая катушка заменяется новой или ремонтируется.

Использование: в передающих устройствах радиолокационных станций дальнего обнаружения и наведения высокой мощности излучения. Сущность изобретения: устройство содержит основной и резервный блоки, соединенные через блок переключений с шинами питания, и формирователь управляющих сигналов. Основной и резервный блоки выполнены на клистронах. В блок переключений введена сдвоенная кнопка, которая соединена с тиристором и цепью питания фокусирующей катушки клистрона основного блока. Катод тиристора соединен с входом введенного второго семистора, введены пороговые элементы и дифференцирующие цепочки, а также трансформатор тока, развязывающие диоды и инверторы. 2 ил.

РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее основной блок и резервный блок, соединенные через блок переключений с шинами питания, а также формирователь управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при выполнении основного и резервного блоков на клистронах, в блок переключений выделены сдвоенная кнопка, одна пара контактов которой включена в цепь питания первого тиристора, включенного последовательно с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого включена в цепь питания фокусирующей катушки клистрона основного блока, а другая пара контактов включена в цепь питания второго тиристора резервного блока, катод которого соединен с управляющим входом второго семистора, включенного в цепь питания фокусирующей катушки клистрона резервного блока, при этом последовательно с вторичной обмоткой трансформатора включены обмотки первого и второго трансформаторов тока, параллельно которым включены первый и второй выпрямители соответственно, выход первого выпрямителя через последовательно соединенные первый пороговый элемент и первую дифференцирующую цепочку подключен к одним выводам первого и второго развязывающих диодов, через последовательно соединенные первый инвертор и третий развязывающий диод подключен к управляемому входу второго тиристора, а другой вывод второго развязывающего диода включен в цепь питания первого тиристора, выход второго выпрямителя через последовательно соединенные второй пороговый элемент, вторую дифференцирующую цепочку, второй инвертор и четвертый развязывающий диод подключен к соответствующему выводу второго развязывающего диода, причем точка соединения второй дифференцирующей цепочки и второго инвертора через пятый развязывающий диод - к соответствующему выводу третьего развязывающего диода.