МАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ И ЕГО ВАРИАНТ Российский патент 2008 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной и преобразовательной технике и может быть использовано с целью генерирования высоковольтных импульсов с коротким фронтом.

Известно устройство - трансформатор, содержащий магнитопровод, первичную обмотку и вторичную обмотку, к выводам которой подсоединена нагрузка, причем первичная обмотка состоит из двух секций, намотанных в одном направлении с одинаковым числом витков на один стержень магнитопровода, концами обмотки секции соединены между собой в последовательную цепь, началом обмотки секции подключены к источнику питания [1].

Вариант трансформатора, содержащий магнитопровод, первичную обмотку и вторичную обмотку, к выводам которой подсоединена нагрузка, причем первичная обмотка состоит из двух секций, намотанных в противоположном друг другу направлении с одинаковым числом витков на один стержень магнитопровода, соединенных между собой в последовательную цепь концом обмотки первой и началом обмотки второй секции, а началом обмотки первой секции и концом обмотки второй секции подключены к источнику питания [1].

Недостатками данного устройства являются большие масса и габариты и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому является магнитный генератор импульсов, содержащий источник питания, между выводами которого включены соединенные последовательно зарядный и накопительный элементы, последний подключен через ключ к первичной обмотке насыщающегося трансформатора, его вторичная обмотка шунтирована цепью нагрузки [2].

Недостатками данного устройства также являются большие масса и габариты, обусловленные тем, что зарядный и накопительный элементы выполнены на основе дискретных компонентов и ограниченными функциональными возможностями, обусловленными использованием данного трансформатора на определенный вид и на постоянную частоту импульсов.

Технической задачей изобретения является снижение массы и габаритов устройства и расширение его функциональных возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что в известном магнитном генераторе импульсов, состоящем из источника питания, зарядного и накопительного элементов, коммутирующего ключа, насыщающегося трансформатора, с первичной и вторичной обмотками, цепи нагрузки, согласно изобретению, накопительный элемент и первичная обмотка трансформатора конструктивно выполнены в виде двух проводящих обкладок, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком, имеющих магнитную связь со вторичной обмоткой насыщающегося трансформатора, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, источник питания подключен к началу одной и концу другой обкладки через зарядный элемент, а диагонально противоположные концы обкладок соединены в последовательную цепь через ключ, причем роль накопительного элемента выполняет электрическая емкость, образованная между проводящими обкладками, а функции первичной обмотки насыщающего трансформатора выполняют сами проводящие обкладки.

Поставленная задача по второму варианту достигается тем, что в известном магнитном генераторе импульсов, состоящем из источника питания, зарядного и накопительного элементов, коммутирующего ключа, насыщающегося трансформатора, с первичной и вторичной обмотками, цепи нагрузки, согласно изобретению, накопительный элемент и первичная обмотка трансформатора конструктивно выполнены в виде двух проводящих обкладок, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком, имеющих магнитную связь со вторичной обмоткой насыщающегося трансформатора, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, источник питания через зарядный элемент подключен к началам обкладок, а концы обкладок соединены в последовательную цепь через ключ, роль накопительного элемента выполняет электрическая емкость, образованная между проводящими обкладками, а функции первичной обмотки насыщающего трансформатора выполняют сами проводящие обкладки.

На фиг.1 представлен предлагаемый магнитный генератор импульсов, состоящий из источника питания 1, зарядного (токоформирующего) элемента 2, коммутирующего ключа 3, насыщающегося трансформатора 4, цепи нагрузки 5, накопительный элемент и первичная обмотка трансформатора конструктивно выполнены в виде двух проводящих обкладок 6, 7, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком 8, имеющих магнитную связь со вторичной обмоткой 9 насыщающегося трансформатора 4, обкладки имеют токовыводы 10, 11, 12, 13, расположенные в начале и конце каждой обкладки, источник питания 1 подключен к концу одной 11 и началу другой обкладки 12 через зарядный элемент 2, а диагонально противоположные концы обкладок 10, 13 соединены в последовательную цепь через ключ 3, причем роль накопительного элемента выполняет электрическая емкость, образованная между проводящими обкладками 6, 7, а функции первичной обмотки насыщающего трансформатора выполняют сами проводящие обкладки 6, 7.

Предлагаемый магнитный генератор импульсов (по первому варианту) работает следующим образом.

От источника 1 через токоформирующий дроссель 2 и индуктивность обкладок 6, 7 происходит заряд межобкладочной емкости, по окончании которого коммутатор 3 замыкается, и энергия, запасенная в межобкладочной емкости, разряжается на собственную индуктивность обкладок 6, 7, выполняющих одновременно и функции первичной обмотки насыщающегося трансформатора 4. В тот момент времени, когда сердечник насыщающегося трансформатора насыщается, происходит резкое изменение магнитной проницаемости сердечника и импульс трансформируется в нагрузку.

Выполнение накопительного элемента и первичной обмотки насыщающегося трансформатора в виде двух обкладок, разделенных диэлектриком, свернутых в спираль, имеющих токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, и предложенный способ включения их в схему позволяет значительно уменьшить массу и габариты устройства.

На фиг.2 представлен вариант предлагаемого магнитного генератора импульсов, состоящий из источника питания 1, зарядного (токоформирующего) элемента 2, коммутирующего ключа 3, насыщающегося трансформатора 4, цепи нагрузки 5, накопительный элемент и первичная обмотка трансформатора конструктивно выполнены в виде двух проводящих обкладок 6, 7, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком 8, имеющих магнитную связь со вторичной обмоткой 9 насыщающегося трансформатора 4, обкладки имеют токовыводы 10, 11, 12, 13, расположенные в начале и конце каждой обкладки, в котором в источник питания 1 через зарядный элемент 2 подключен к началам обкладок 10, 12, а концы обкладок 11, 13 соединены в последовательную цепь через ключ 3.

Работа магнитного генератора импульсов по второму варианту изобретения (фиг.2) заключается в следующем.

После окончания заряда межобкладочной емкости происходит замыкание коммутатора 3 и вся энергия, запасенная в межобкладочной емкости, разряжается на собственную индуктивность обкладок 6, 7. Однако в этом случае (при предлагаемом способе подключения коммутатора к обкладкам) разрядные токи в обкладках текут в разных направлениях, мдс, образуемые разрядными токами в обкладках, компенсируют друг друга, и поскольку геометрические размеры и количество витков в обкладках идентичны, то суммарный магнитный поток в первичной цепи близок нулю. При нарастании разрядного тока уменьшается магнитная проницаемость магнитопровода, а во время спада тока происходит восстановление магнитной проницаемости и во вторичной обмотке наводится электродвижущая сила, происходит формирование импульса с величиной амплитуды, превышающей импульс в первичной обмотке во столько же раз, во сколько напряженность электрического поля во вторичной обмотке превышает напряженность электрического поля в первичной обмотке.

Таким образом, в отличие от прототипа, предлагаемое устройство позволяет регулировать частоту следования импульсов и задавать требуемую энергию импульса.

Источники информации, принятые во внимание

1. А.с. РФ №2119205 от 05.02.1997, МПК⁶ H01F 30/06, H01F 19/00.

2. А.с. РФ №2189695 от 09.01.2001, МПК⁷ Н03K 3/53.

Изобретение относится к импульсной и преобразовательной технике. Технический результат заключается в снижении массы и габаритов устройства и расширении его функциональных возможностей. Магнитный генератор импульсов состоит из источника питания, зарядного элемента, коммутирующего ключа, насыщающегося трансформатора, цепи нагрузки, накопительный элемент и первичная обмотка трансформатора конструктивно выполнены в виде двух проводящих обкладок свернутых в спираль и разделенных диэлектриком, имеющих магнитную связь со вторичной обмоткой насыщающегося трансформатора, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, источник питания подключен к началу одной и концу другой обкладки через зарядный элемент, а диагонально противоположные концы обкладок соединены в последовательную цепь через ключ, причем роль накопительного элемента выполняет электрическая емкость, образованная между проводящими обкладками, а функции первичной обмотки насыщающего трансформатора выполняют сами проводящие обкладки. Предложен второй вариант, в котором накопительный элемент и первичная обмотка насыщающегося трансформатора также выполнены в виде двух обкладок, разделенных диэлектриком, свернутых в спираль, имеющих токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, причем источник питания через зарядный элемент подключен к началам обкладок, а концы обкладок соединены в последовательную цепь через ключ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Магнитный генератор импульсов, состоящий из источника питания, зарядного и накопительного элементов, коммутирующего ключа, насыщающегося трансформатора, с первичной и вторичной обмотками, цепи нагрузки, отличающийся тем, что накопительный элемент и первичная обмотка трансформатора конструктивно выполнены в виде двух проводящих обкладок, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком, имеющих магнитную связь со вторичной обмоткой насыщающегося трансформатора, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, источник питания подключен к началу одной и концу другой обкладки через зарядный элемент, а диагонально противоположные концы обкладок соединены в последовательную цепь через ключ, причем роль накопительного элемента выполняет электрическая емкость, образованная между проводящими обкладками, а функции первичной обмотки насыщающего трансформатора выполняют сами проводящие обкладки.2. Магнитный генератор импульсов, состоящий из источника питания, зарядного и накопительного элементов, коммутирующего ключа, насыщающегося трансформатора, с первичной и вторичной обмотками, цепи нагрузки, отличающийся тем, что накопительный элемент и первичная обмотка трансформатора конструктивно выполнены в виде двух проводящих обкладок, свернутых в спираль и разделенных диэлектриком, имеющих магнитную связь со вторичной обмоткой насыщающегося трансформатора, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, источник питания через зарядный элемент подключен к началам обкладок, а концы обкладок соединены в последовательную цепь через ключ, роль накопительного элемента выполняет электрическая емкость, образованная между проводящими обкладками, а функции первичной обмотки насыщающего трансформатора выполняют сами проводящие обкладки.