Формирователь импульсов тока Советский патент 1988 года по МПК H03K3/53 

«liik

СО

4;

Изобретение относится к импулт сной электротехнике и может быть использовано в технике физического экспери- MBifTa, в электрофизической аппаратуре, в ускорителях заряженных частиц.

Цель изобретения увеличение КДП и повьшение надежности работы.

На фиг,1 изображена электрическая блок-схема формирователя; на фиг.2 - временные диаграммы работы.

Формирователь импульсов тока содержит шесть вентилей 1-6, источник 7 переменного напряжения, первый дроссель 8, накопительный конденсатор 9, первую обмотку 10 возбуждения, блок 11 управления, катод первого вентиля 1 соединен с анодом второго вентиля 2 и подключен через последовательно соединенные первый дроссель 8 и источник 7 переменного напряжения к катоду третьего вентиля 3 и аноду четвертого вентиля 4, аноды пятого и шестого вентилей 5 и 6 соединены между собой через накопительньй конденсатор 9, управляющие входы пер- .вого, второго и пятого вентилей соединены с первым, вторым., и третьим выходами блока управления соответственно, первьй и второй входы которого соединены с первой и второй шинами источника 7 переменного напряжения, аноды первого и третьего вентилей соединены между собой и подключены к началу первой обмотки 10 возбуждения, седьмой и восьмой вентили 12 и 13, вторую обмотку 14 возбуждения, второй и третий дроссели 15 и 16, конец первой обмотки 10 возбуждения соединен со средней Точкой второго дросселя 15, включенного между катодами пятого и шестого Вентилей 5 и 6, аноды которых подключены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой через Третий дроссель 16, средняя точка которого подключена через вторую обмотку 14 возбуждения к катодам второго и четвертого вентилей 2 и 4, управляющий вход восьмого вентиля соединен с четвертым выходом блока 1 управления.

Блок 11 управления содержит выпрямитель 17, источник 18 опорного напряжения, компаратор 19, инвертор 20 и первый и второй формирователи 21 и 22 управляющих Т1мпульсов, первый и второй ВХОДЫ: Выпрямителя 17 подклю

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чены к сс)ответствующ -гм входам блока 11 управления,вь ход выпрямителя 17 соединен с первым входом компаратора 19, второй вход которого подключен к источнику 18 опорного напряжения, а выход - к входу первого Аормирова- теля 21 управляющих импульсов и через инвертор 20 к входу второго формирователя 22 управляющих импульсов, первый и второй выходы первого и второго формирователей 21 и 22 управляющих импульсов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока 11 управления.

Формирователь работает следующим образом.

Пусть к моменту времени t (фиг.2) накопительный конденсатор 9 заряжен до амплитудного напряжения, полярность которого, а также полярность напряжения источника 7 соответствует показанным на фиг.1 (без скобок) . В данньй момент времени выходное напряжение выпрямителя 17 (фиГс2а) сравнивается с опорным, вы- рабатьтаемым источником 18 (фиг.26), компаратор 19 переключается в состояние с низким выходным напряжением, на вькоде инвертора 20 (фиг.2г) скач- ком появляется высокий уровень напряжения, которьй запускает формирователь 22 импульсов (фиг.2д). Выходные импульсы формирователя 22 поступают на управляющие входы вентилей 3 и 5, и они отпираются. Начинается разряд конденсатора на обмотку возбуждения электромагнита. Ток разряда замыкается по цепи: положительная обкладка конденсатора 9, вентиль 5, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентили 3 и 4, обмотка 14 возбуждения, дроссель 16, вентиль 13, отрицательная обкладка конденсатора 9 (фиг.2е). Под действием этого тока дроссели 15 и 16 насыщаются, материал их маг- нитопроводар обладающий прямоугольной петлей гистеризиса,переводится в состояние с индукцией -В. В момент времени t напряжение выпрямителя 17 вновь сравнивается с опорным (источник 18), компаратором 19 переключается в состояние с высоким выходным уровнем и запускает формирователь 21 импульсов (фиг.2в). Выходной импульс формирователя отпирает управляемый вентиль 2, и появляется ток источ- ника переменного напряжения, -гамыкаю-

щийся по цепи: источник 7, дроссель 8, вентили 2 и 4, источник 7 (фиг.2ж В момент времени t напряжение конденсатора 9 меняет знак (полярность обозначена на фиг.1 в скобках) и начинает прикладываться через неуправляемые вентили 6 и 12 к обмоткам дросселей 15 и 16 насьщения, вызывая размагничивание материала их магнито провода. К моменту времени t дроссели насьщаются (индукция становится равной +Bg), конденсатор 9 подключается к управляемым вентилям 5 и 13 в запирающем направлении, вентили 5 и 13 запираются, и ток электромагнита переводится в неуправляемые вентили 6 и 12, замыкаясь по цепи: положительная обмотка конденсатора 9, вентиль 6, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентили 3 и 4, обмотка 14 возбуждения,, дроссель 16, вентиль 12, отрицательная обкладка конденсатора 9. Ток конденсатора 9 с момента t скачком меняет знак, и напряжение по мере заряда приобретает исходную полярность, обозначенную на фиг.1 без скобок.

Через неуправляемый вентиль 4 протекает разность тока обмотки 14 возбуждения электромагнита и тока ис

точника 7, т.е. 1 Ig

-t4

В

момент времени t „ величина этой разности становится равной нулю, вентиль 4 запирается и на интервале tg-tg включенные последовательно дроссель 8 и обмотки 10 и 14 электромагнита передают накопленную в них энергию конденсатору 9. Их ток замыкается по щепи: положительная обкладка конден- юатора 9, вентиль 3, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентиль 3, источник 7, дроссель 8, вентиль 2, обмотка 14 возбуждения, дроссель 16, вентиль 12, отрицательная обкладка конденсатора 9, -В момент времени tg ток- указанной цепи уменьшается до нуля, а конденсатор 9 заряжается до максимального напряжения исходной полярности. В дальнейшем выходное напряжение выпрямителя 17 вновь становится равным опорному, что приводит к Следующему включению управляемых вентилей 5 и 13. В схеме протекают процессы, аналогичные рассмотренным. с тем отличием, что формирователь 21 импульсов в момент t отпирает управляемый вентиль 1, на интервале t,(,-t ток источника замыкается

по цепи: источник 7, вентили 3 и 1, дроссель 8 и источник 7, а после равенства тока обмоток 10 и 14 электромагнита и тока источника 7 (момент ) вентиль 3 запирается и до момента t окончания ток проводят вентили 1 и 4.

Приравнивая для установившегося режима энергию, теряем } то в элементах генератора за один ргмпульс, и энергию, потребляемую за это время от источника, можно получить след тощее выражение для амплитуды напряжения конденсаторной батареи:

J u,4(t)i,4(t)dt, (1)

где Q - добротность контура, образованного конденсатором, вентилями и электромагнитом;

и j (t) ,1 , (t) - напряжение и ток источника 7 на временном интервале tr-tq; 1Г 3,14;

I С g - емкость конденсатора 9,

Регулируя величину опорного напряжения, можно в широких пределах изменять амплитуду напряжения на конденсаторе 9, а следовательно, амплитуду тока электромагнита и, соответственно, магнитного потока в его рабочем зазоре

При повьпиении опорного напряжения момент tj. начала тока 1- источника смещается на диаграмме вправо (вентиль 1 или 2 включается позднее), а момент tq акончания тока смещается влево (иэ-за сдвига момента времени t|, т.е. из-за более раннего включения вентилей 5 и 13). Поэтому происходит уменьшение длительности интервала ty-tg S что приводит в соот- ветствии с выражением (1), к умень- . шению напряжения. При регулировании временное расположение амплитуды тока источника по отношению к его напряжению практически не изменяется. Это обеспечивает высокое значение коэффициента мощности генератора и его 1СПД в широком диапазоне изменения тока возбуждения электромагнита.

Предложенное устройство по сравнению с известным обладает повьппенны- ми коэффициентом полезного действия

к надежностью. Перевод конденсатора в режим частичного перезаряда, реализованный в предложенном устройстве, позволяет в 2,5 раза уменьшить потери в диэлектрике и на 20-30% увеличить К1Щ генератора. Выполнение обмотки возбуждения электромагнита из двух частей и предложенное подключение источника переменного напряжения позволяют в 2 раза снизить напряжение на вьшодах обмотки по отношению

i к общей шине.

I

|Формула изобретения

1. Формирователь импульсов тока, I содержащий шесть вентилей, источник ; переменного напряжения, первый дрос сель, накопительньй конденсатор, пер ;вую обмотку возбуждения, блок уп- равления, катод первого вентиля соединен с анодом второго вентиля и подключен через последовательно сое- .диненные первьш дроссель и источник :переменного напряжения к катоду тре- тьего вентиля и аноду четвертого вен |тш1я, аноды пятого и шестого венти- 1лей соединены между собой через на- |копительный конденсатор, управляющие ;входы первого, второго и пятого вен- ;тилей соединены с первым, вторым и I третьим выходами блока управления ;соответственно, первьш и второй вхо

5

тем, что, с целью увеличения КПД и | повьшения надежности работы, в него введены седьмой и восьмой вентили, вторая обмотка возбуждения, второй и третий дроссели, конец первой обмотки возбуждения соединен со средней точкой второго дросселя,, включенного между катодами пятого и шестого вентилей, аноды которых подключены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой через третий дроссель, средняя точка которого подключена через вторую обмотку возбуждения к катодам второго и четвертого вентилей, управляющий вход восьмого вентиля соединен с четвертым йыходом блока управления.

2. Формирователь по п.1, о т л и- чающийся тем, что блок управления содержит вентиль, источник опорного напряжения, компаратор, инвертор и первый и второй формировате- 5 ли управляющих импульсов, первый и второй входы выпрямителя подключены к соответствующим входам блока управления, выход выпрямителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход - к входу первого формирователя управляющих импульсов и через инвертор к входу второго формирователя управляющих им0

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в технике физического эксперимента, в электрофизической аппаратуре, в ускорителях заряженных частицv Целью изобретения является повышение КПД и надежности работы. Устройство содержит вентили 1-6, источник 7 переменного напряжения, дроссели 8, 15 и 16,нак6пительньй конденсатор 9, обмотки 10 и 14 возбуждения, блок 11 управления, вентили 12 и 13. Блок 11 содержит выпрямитель 17, источник 18 опорного напряжения, компаратор 19, инвертор 20, формирователи 21 и 22 управляющих импульсов. В устройстве реализован перевод конденсатора в режим частичного перезаряда, что позволяет в 2-, 5 раза уменьшить потери в его диэлектрике и на 20-30% увеличить КПД генератора. Выполнение обмотки возбуждения электромагнита из двух частей и предложенное подключение источника переменного напряжения позволяют в два раза снизить напряжение на вьшодах обмотки по отношению к обш;ей шине. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (О (Л

|Ды которого соединены с первой и вто- „ пульсов, первьй и второй выходы пер- ;рой шинами источника переменного кап- вого и второго формирователей управ- ряжения, айоДы первого и третьего ляющих импульсов подключены соот- вентилей соединены между собой.и под- ветственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока уп- 40 равления.

ключены к началу первой обмотки возбуждений, отличающийся

III I

III I iirri ill I

f7 t tj Ц tf tjtg ig tfot,jt}2 tj3

6

фие2