Генератор высоковольтных импульсов Советский патент 1985 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в электротехническ промышленности при создании электроф зических установок, предназначенных для испытания сильноточных элементов электрических схем, изучения поведения материалов в сильном магнитном поле, магнитной кумуляции. Известен генератор высоковольтных импульсов, состоящий из 24-х блоков. Каждьй блок содержит емкостной накопитель энергии, устройство защиты, тиристорньй коммутатор и нагрузку. Устройство защиты состоит из защитной индуктивности и резистора, включено в разрядную цепь последовательно и ограничивает амплитуду и скорость нарастания тока короткого замыкания tч Указанное устройство может быть использовано многократно, однако его.включение в разрядную цепь приводит к снижению амплитуды рабочего тока в нагрузке и коэффициента использования генератора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является высоковольтный генератор импульсов тока, состоя-ЗО ти, щии из п цепочек, каждая из кото-, рых содержит емкостной накопитель,высоковольтный вывод которого соединен с первой секцией индуктивности, состоящей из двух последовательно соединенных секций. Второй конец первой секции соединен с высоковольтным электродом твердотельного разрядника и первым концом нелинейного резистора, второй конец которого соединен с поджигающим эд-ектродом указанного разрядника, второй вывод которого присоединен к выводу второй секции индуктивности. Вторые концы второй сек1.1ии индуктивности и поджигающего электрода твердотельного разрядника соединены с анодом управляемого тиристорного коммутатора. При этом низковольтньш электрод твердотельного разрядника заземлен 2 . Недостатком данного генератора является то, что устройство защиты тиристорных коммутаторов от тока короткого замыкания только одноразового действия, т.е. после его срабатывания происходит разрушение твердо тельного разрядника. Цель изобретения - защита тиристорных коммутаторов при многократных коротких замыканиях на секционированной нагрузке. Поставленная цель достигается тем, что генератор высоковольтных импульсов тока с защитой тиристорных коммутаторов при секционированной нагрузке, состоящий из п одинаковых цепочек, каждая из которьк содержит емкостной накопитель энергии,высоковольтный вывод которого соединен с первой секцией индуктивности, -состоящей из двух последовательно соединенных секций, второй конец первой секции соединен с высоковольтным электродом .твердотельного разрядника, первым концом нелинейного резистора, соединенного вторым концом с поджигающим электродом разрядника и второй секцией индуктивности, вторые концы второй секции и поджигающего электрода твердотельного разрядника соединены с, анодом управляемого тирис торного коммутатора, низковольтный электрод твердотельного разрядника заземлен, выполнен из двух одинаковых частей, содержащих Я работающих . на одну нагрузку цепочек в каждой часгдеп 1, при этом катоды тиристорных коммутаторов первой части генератора подключены к первому концу первичной обмотки дополнительно введенного защитного трансформатора, второй конец которой соединен с первым концом первой секции нагрузки, а катоды тиристорных коммутаторов второй части генератора подключены к первому концу вторичной обмотки защитного трансформатора, второй конец которой присоединен к первому концу второй секции нагрузки, а вторые концы каждой секции нагрузки заземлены. На фиг.1 показан генератор высоковольтных импульсов; на фиг. 2 - блок управления тиристорными коммутаторами. Генератор (фиг.1) состоит из двух одинаковых частей по in цепочек в каждой, причем Г 1. Каждая цепочка содержит емкостной накопитель 1, высоковольтньш электрод которого соединен с первым концом первой секции индуктивности 2, которая вторым концом соединена с высоковольтным электродом твердотельного разрядника 3, первыми концами нелинейного резисто31pa 4, второй конец которого соединен с поджигаюдам электродом разрядника который вторым концом присоединен к второму концу второй секции индуктив ности 2, включенной последовательно анодом управляемого .тиристорного ком мутатора 5, .управляющий электрод которого соединен с блоком управления 6, а катод которого в первой части соединен с первым концом первичной «бмотки защитного трансформатора 7, второй конец которой присоединен к первому концу нагрузки 8. Во второй части анод тиристорного коммутатора 5 соединен с первичным концом вторичной обмотки трансформатора 7, второй конец которой соединен с первым концом нагрузки 8. Вторые концы нагрузок обеих частей гене ратора и низковольтные электроды твердотельных разрядников заземлены. Блок управления 6 (фиг.2) состоит из генератора задержанных импульсов 9, котодьй питается от электросети 220 В и выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора 10. Вторичная обмотка этого транс форматора одним концом соединена с управляклцим электродом тиристора 11, анод которого соединен с резистором 1 Второй вывод этого резистора соединен с первым концом цепочки, состоящей из 2 ц последовательно соеди. ненных между собой первичных обмоток трансформаторов 13. Второй конец цепочки соединен с первым выводом конденсатора 14, второй котороrOj а также вторичная обмотка трансформатора 10 и катод тиристора 11 заземлены. Параллельно конденсатору 14 включена цепочка: диод 15, резистор 16, вторичная обмотка трансформатора 17. Первичная обмотка этого трансформатора подключена к источнику переменного напряжения - электросети 220 В. Вторичные обмотки трансформаторов 13 соединены одним концом с управ ляющими электродами, а другим - катодами тиристорных коммутаторов 5. Генератор работает так. В нормальном режиме в блоке управления 6 осуществляется заряд конденсатора 14. Затем подается сигнал на срабатывание генератора , которьш вырабатывает импульс, открывающий ти72лристор 11. При этом происходит разряд Конденсатора 14, Получаемый импульс передается через вторичные обмотки трансформаторов 13 на управляющие электроды тиристорных коммутаторов 5. В результате этого происходит разряд предварительно заряженного, конденсатора 1 на нагрузку 8. При этом в цепи нелинейного резистора 4 ток практически равен нулю, так как падение напряжения на секции индуктивности 2 меньше порога открывания нелинейного резистора .4, инициирование разрядника 3 не происходит. В секционированной нагрузке 8 протекает ток, определяемый параметрами разрядной цепи. Последовательное включение в разрядные цепи первичной и вторичной обмоток Защитного трансформатора не сказывается на скорости нарастания величины рабочего тока, так как ЭДС, наводимые на зажимах первичной обмотки трансформатора разрядным током первой части генератора, компенсируется ЭДС, наводимой рабочим током второй части генератора и наоборот. При коротком замыкании на нагрузке в любой из частей генератора происходит раскомпенсация ЭДС, наводимых в защитного трансформатора током короткого замыкания и рабочим током части генератора, работающей в нормальном режиме. Параметры защитного трансформатора выбираются таким образом, чтобы скорость нарастания и амплитуда тока короткого замыкания не превышала допустимых значений для данного класса тиристоров. При возникновении короткого замыкания в цепи дотрансформатора или в двух нагрузках одновременно надежно срабатывает твердотельный разрядник. Таким образом выход из строя тиристор.ного коммутатора исключается. В предлагаемом генераторе по срав- нению с известными повышена надежность защиты тиристорных коммутаторов от тока короткого замыкания. При этом также снижаются материальные затраты, связанные с переборкой защитного устройства при его срабатьшании в режиме короткого замьжания на нагрузке. 2 i I. („) („) -4й; M

U9.f

ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ тока с защитой тиристорных коммутаторов при секционированной нагрузке, состоящий из одинаковърс цепочек, каждая из которых содержа емкостной накопитель энергии, высоковольтный вьшод которого соединен с первой секцией индуктивностиj состоящей из двух последовательно соединенных секций, второй конец первой секции соединен с высоковольтным электродом твердотельного разрядника, первым концом линейного резистора, соединенного вторым концом с поджигающим электродом разрядника и второй секцией индуктивности, вторые концы второй секции и поджигающего электрода твердотельного разрядника соединены с анодом управляемого тиристорного коммутатора, низковольтный электрод твердотельного разрядника заземлен, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты тиристорных коммутаторов при многократных коротких замыканиях на секционированной нагрузке, генератор выполнен .из двух одинаковых частей, содержадих п работающих на одну нагрузку цепочек в каждой где И 1, при этом катоды тиристорных коммутаторов первой части ге(Л нератора подключены к первому концу первичной обмотки дополнительно введенного защитного трансформатора, второй конец которой соединен с первым концом первой секции нагрузки a катоды тиристорных коммутаторов второй части генератора подключены к первому концу вторичной обмотки защитного трансформатора, второй конец которой присоединен к первому концу второй секции нагрузки вторые концы каждой секции нагрузки заземлены.