Однофазный каскадный генератор Советский патент 1985 года по МПК H02M7/10 

2

(Л

ОДНОФАЗНЬЙ КАСКАДНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий трансформатор с г первичной и N вторичными обмотками, каждая из которых подключена к одному из системы соединенных последовательно N мостовых выпрямителей, а также фильтруквцие емкости, о т лич ающий с я тем, что, с целью повышения надежности, (N-1) фильтрующих емкостей включены каждая между одноименными выводами соседних обмоток.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве высокого постоянного напряжения для питания электрофизической аппаратуры. Цель изобретения - повьшение надежности. На фиг. 1 изображена принципиальная схема однофазного каскадного генератора} на фиг. 2 - временные диаг раммы напряжений,, действующих в генераторе. Однофазный каскадный генератор содержит первичную обмотку 1, магнит провод 2 и N (не менее двух) „каскадов. Цифроньми обозначениями снабжены элементы двух первых и последнег каскадов. Вентили 3-6 соединены по схеме однофазного мостового выпрямителя к входу которого погключены вьшоды 7 и 8 вторичной обмотки 9. Вентили 10-13 соединены По схеме мостового выпрямителя, к входу кото рого подключены вьтоды 14 и 15 вторичной обмотки 16. Катоды вентилей 5 и 6 соединены между собой и подклю чены к анодам вентилей 10 и 11. Соединенные между собой аноды,вентипей 3 и А являются отрицательным полюсом выхода генератора. Соединенные между собой катоды вентилей 12 и 13 подключены к анодам вентилей следующего каскада. Вентили 17-20 соединены по схеме мостового вьтрямителя,. к входу которого подключены вьгооды 21 и 22 последней вторичной обмотки 23. Соединенные между собой аноды вентилей 17 и 18 подключены к мостовому выпрямителю предьщущего каскада. Точка соединения катодов вентилей 19 и .20 является положительным полю сом выхода генератора. Фильтрующая емкость 24 включена между одноименными выводами 7 и 15 соответственно обмоток 9 и 16. Филь рующая емкость 25 включена между вьшодом 15 обмотки 16 и одноименным ему выводом обмотки следзтощего каск да, а фильтрующая емкость 26 - межд вьшодом 21 последней обмотки 23 и одноименным ему вьгоодом обмотки пре дьщущего каскада. При этом вывод 21 является одноименным вьшоду 15 обмо ки 16. В качестве фильтрующих емкос тей могут быть использованы конденсаторы и конструктивные емкости. Устройство работает следунядим об разом. При подключении первичной обмотки 1 к источнику переменного напряжения по Ней течет переменный ток, а во вторичных обмотках 9, 16 и 23 наводятся электродвижущие силы (ЭДС) Пусть в рассматриваемьш момент времени их полярность такова, как указано на фиг. 1. Тогда под действием ЭДС открьшаются вентили 3, 5, 11, 13, 17 и 19 и черэз нагрузку течет ток. Путь его следующий: вентиль 3, вьшоды 8и 7 обмотки 9, вентили 5 и 11, вьшоды 14 и 15 обмотки 16, вентиль 13, следующие каскады, вентиль 17, вьшоды 22 и 21 последней обмотки 23, вентиль 19, нагрузка. При этом вывод 7 обмотки 9 через открытые вентили 5 и 11 оказывается соединен с выводом 14 обмотки 16, т.е. емкость 24 включается параллельно обмотке 16 и заряжается. Аналогично емкость 26 заряжается от обмотки 23, емкость 25 заряжается от обмотки третьего каскада и т.д. При переходе ЭДС через максимум вентили 5 и 11 закроются под действием разности по-, тенциалов. между выводом 14 обмотки 16и выводом 7 обмотки 9, создава емых обмоткой 16 и емкостью 24. Аналопично под действием соответствующих разностей потенциалов закрьгоаются вентили 13 и 17. Обмотка 9 и емкости 24-26 соединены последовательно, начинается их разряд через нагрузку.. При переходе ЭДС через нуль и смене ее полярности закрываются вентили 3 и 19 и .открываются вентили 4 и 20. Когда ЭДС во вторичных обмотках и напряжения на емкостях сравниваются, открываются вентили 6, 10, 12 и 18. При этом емкость 24 через открытые вентили 6 и 10 окажется включенной параллельно обмотке 9 и подзаряжается от этой обмотки до амплитуды ЭДС. Аналогично .емкость 25 подзаряжается от обмотки 16, емкость .26 - от обмотки предпоследне-. го каскада. При достижении ЭДС амплитудного значения заряд емкостей пpeкpaп aeтcя, вентили 6, 10, 12 и 18 закрываются. Емкости 24-26 соединены последовательно с последней обмоткой 23. Путь тока следующий: вентиль 5, емкости 24-26, обмотка 23, вентиль 20 и нагрузка. При смене полярности ЭДС закрываются вентили 4 и 20 и открываются вентили 3 и 19. При достижении ЭДС во вторичных обмотках 3 значения, равного величине напряжеНИН на емкостях, открываются вентили 5, 11, 13 и 17, после чего процессы повторяются периодически в указанной последовательности. Кривые 27-30 (фиг.2) иллюстрируют указанные процессы. На осях абсцисс ,графиков на фиг.2 отложено время t, |на6сях ординат - напряжения, от.неceHHbie к амплитуде ЭДС одной вторичной обмотки. Кривая 27 (фиг.2) изображает зависимость ЭДС, наводящихся во вторич ных обмотках 9, 16 и 23 от времени, кривая 28 - зависимость напряжения на емкости 24 (или любой другой) от времени, кривая 29 - зависимость выходного напряжения генератора от времени, кривая 30 - зависимость по|Тенциала вьгоода 7 обмотки 9 относительно полюса выхода генератора. Для сравнения приведены осциллограммы напряжений 31-33, полученные при подключении макета генератора, содержащего три каскада и собранного по. схеме фиг. t, к сети переменного тока частотой 50 Гц. Величины емкостей 24 и 25 - (3,5 мкФ каждая. К выходу .генератора подключена активная нагрузка сопротивлением 120 кОм. 0с944циллограммы напряжений 31-33 сняты соответственно в тех же точках схемы, для которых построены з-авйсимости 28-30. Так как в любой момент времени открыты вентили 3 и 19, либо 4 и 20, то потенциалы обмоток 9 и 23 относительно общей точки заданы, потенциалы обмотки 16 и всех остальных обмоток относительно обмотки 9 задаются цепочкой емкостей 24-26, напряжения на которых постоянны с точностью до величины пульсаций. Так как потенциалы вторичных обмоток относительно общей точки схемы генератора заданы фильтрующими емкостями, которые шунтируют паразитные емкости, то напряжения между элементами схемы не могут превосходить рабочие напряжения. Это уменьшает вероятность пробоев изоляции и увеличивает надеж юсть генератора. Кроме того, так как напряжения между одноименными зажимами вторичных обмоток практически постоянные, то при соответствующей конструкции генератора к электрической изоляции,.расположенной между его элементами, приложены эти постоянные напряжения, что также повышает надежность генератора.

Х

-/

О

Н (N1)

1

г /-Х /

J

Л/VW

27

/

JO

2

JJ

/ /:

(puz.Z