Устройство для коммутации тока Советский патент 1989 года по МПК H03K17/52 

Изобретение относится к сильно- точной электронике и может быть ис- пользонано в 4acTHocTKj, в устройствах генерации мощных икпульсов тока и напряже шя.

Цель изобретения - уменьшение мощности управления и улучшение частотных свойств.

На чертеже представлена принци- пиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит е1-псостный ншсопйтель 15 соединенньй с первым . выводом нагрузки 2, газоразрядный прерьгоатель 3 тока, резистивный делитель напряжения на, резисторах 4, 5, магнитное управление газоразрядного прерьшателя 3 тока в виде катушки 6j подключенной к выходу импульс- ного генератора 7, форми1)ователь импульса в виде последовательной RC- цепи на резисторе 8 и котеденааторе 9,управляемый от генератора 10 раз- рядшгк tt. Второй-вывод нагрузки ,2 через управляемый разряд1гак 11 соедя ней со средним выводом резистивного делителя напряжения),. крайние выводы .которого подключены к второму.выводу

разряд, и он переводится в проводящее состояние.

Перевод прерьшателя 3 тока в проводящее состояние приводит к тому, что верхнее плечо делителя - резистор 4 .начинает выполнять функцию ограничительного резистора. Однако стабильное возбуждение разрядов в преры вателе 3 тока, последовательно с которым включен ограничительный резистор 4 больщой величины, обеспечивается в случае пропускания через диод от формирователя импульса в начальный момент импульса стартового тока длительностью мкс и амплитудой (tO-40) ,. где L/uMH минимальный; устойчивый ток тлеющего разряда в скрещенных полях.

Величину Ijdui, определяют экспериментальным-, путем-для конкретной конструкции газоразрядного прерьшдтеля с магнитным упра,влеиием и используемого режима по анодной цепи,

АМПЛИТУДУ стартового иьтульса тока формирователя импульса берут ближе к верхнему пределу при повышении тепловой нагрузки ка,|прерыватель, снижении плотности газа и увели ении час-

.нагрузки 2 и первому выврду fapopaa- 30 тоты ком1 1утации, .При дмплитудах и

брядного прерывателя 3 тока, к кото-

Еf :

рому подключены -выводы формирователя импульса на резисторе 8 н конденса- .торе 9.

В исходном состоянии €;мкостной накопитель 1 зарАжен до напряжения и, а конденсатор 9 формирователя импульсов - до напряжения резистивного делителя. Коэффициент деления делителя К определяется соотношением

6000 -- - - 1 000

35

140

} так как нижний предел

длительностях ста,ртового импульса меньше указанных появляются пропус в возиикновении разряда в прерыват ле. Увеличение длительности импуль свыше 20 МКС нец1елесообразно, так как она перестает влиять.на стабил ность ,возбуждения разряда,

Стартовый импульс тока можно фо шровать с помощью специального ге ;ратора (формирователя) импульсов,

целесообразным является подключе- йие к прерьгаателю цепочки из допол нительного резистора 8 и конденсат ра 9. Величины этих элементов выби ют из условия получения длительнос импульсов 5-20 мкс и амплитуды ток (10-40) 1( с учетом величины Uao кВ.

обуславливает полз -чение напряже:ния на прерьтателе 3 тока - Ь кВ. При увеличении напряжения U больше указанного резко увеличиваются индукция возбуждения разряда и мот;ность управления. Верхнее ограничение на чину К обусловлено тем, что в доком- мутационный период напряжение на пре- рьшатель 3 тока не должно быть меньше напряжения возбуждения разряда в магнитном поле, которое равно 1000 В. При подаче импульса тока от генератора 7 в...катушку б создается магнитное поле, которое возбуждает -в газоразрядном прерывателе 3 тока

длительностях ста,ртового импульса . меньше указанных появляются пропуски в возиикновении разряда в прерывателе. Увеличение длительности импульса свыше 20 МКС нец1елесообразно, так как она перестает влиять.на стабиль- ность ,возбуждения разряда,

Стартовый импульс тока можно фор- шровать с помощью специального гене- ;ратора (формирователя) импульсов, но

целесообразным является подключе- йие к прерьгаателю цепочки из дополнительного резистора 8 и конденсатора 9. Величины этих элементов выбирают из условия получения длительности импульсов 5-20 мкс и амплитуды тока (10-40) 1( с учетом величины Uao кВ.

После окончания стартового импульса тока осуществляют разряд еМкост- ного накопителя 1 через нагрузку 2, ограничительный резистор 4 и прерыватель 3 тока с магнитным управлением. Ток разряда выбирают на уровне (1-3) 1(ц,4( , при котором еще поддерживается устойчивый разряд в прерывателе 3 тока и незначительно разряж ает- ся емкостный накопитель 1. В этот период анодное напряжение на преры3

ния между резисторами 4 и 5. В случае применения цепи из дополнительного резистора 8 и конденсатора 9 последняя разряжается аналогичным образом. Таким образом, к моменту создания в прерьшателе магнитного поля с индукцией возбуждения разряда на анод снова подают нгшряжение

UOQ 6 6 КВ,

Разряд емкости анодной цепи прерывателя 3 может вызвать переход разрядника Т1 в режим непрерьганого горения и к его повторному включению

вателе 3 равно напряжению поддержания слаботочного тлеющего разряда в скрещенных полях, которое составляет приблизительно 300 В. Благодаря поддержанию слаботочного разряда в прерывателе 3 тока в последнен осуществляется начальная ионизация газовой среды, а он находится в посте-, янной готовности к сильноточной коммутации емкостного накопителя, и резко снижается периодическая нестабильность момента начала коммутации емкостного накопителя. Расширяется

диапазон частот коммутации при сохра-15 что нарушит режим работы устройства, нении устойчивости в работе.Цля исключения этого скорость разряЧерез регулируемый промежуток вре-

10

да емкости анодной цепи прерьшателя 3 тока относительно его катодной цепи через нижнее плечо делителя - резистор 5 устанавливают не выше допустимой скорости нарастания прямого напряжения на управляемом разряднике Допустимую скорость подачи прямого напряжения определяют по эксперимен- 25 тально измеренным характеристикам восстановления электрической прочности конкретного типа управляемого разрядник а.

20

мени подается с помощью генератора to управляющий импульс на разрядник 11. Разрядник 11 шунтируют ограничительным резистором 4j что приводит к сильноточной коммутации емкостного накопителя 1 на нагрузку 2. Ток. разряда накопителя 1 резко возрастает и теперь практически определяется сопротивлением- нагрузки 2.из-за низкого сопротивления прерьшателя 3 и разрядника 11. Величина тока разряда может составлять сотни ампер.- единицы килоампер. Б качестве управляемого разрядника t1 целесообразно использовать импульсный тиратрон или игнитронный разрядник.

В момент, когда индукция мапшт- ного поля спадает до уровня .ниже, индукции поддержания разряда в скре- . ценных полях, происходит обрыв тока в прерывателе 3 и резко спадает ток разряда в нагрузке. Разряд в управляемом разряднике t1 также прекращается. Анодное напряжение прерьгоателя 3 становится равньм остаточному напряжению емкостного накопителя 1, так как в начальньгй послекоммутациок- ный период разрядник tt сохраняет вы- 45

да емкости анодной цепи прерьшателя 3 тока относительно его катодной цепи через нижнее плечо делителя - резистор 5 устанавливают не выше допустимой скорости нарастания прямого напряжения на управляемом разряднике. Допустимую скорость подачи прямого напряжения определяют по эксперимен- 25 тально измеренным характеристикам восстановления электрической прочности конкретного типа управляемого разрядник а.

Регулирование скорости разряда 30 емкости анодной цепи прерывателя осуществляют подбором величин резистора 5 в нижнем- плече делителд и самой емкости.

Возможны различные варианты управ- 35 ления устройством для коммутации емкостного накопителя. Например, в прерывателе .3 можно создавать стационарное магнитное поле с индукцией вьщге индукции возбуждения разряда, 40 которое выключают в момент прекращения . коммутации емкостного накопителя t на период деионизации разр}щника tt. Выключение поля можно осуществить встречным- импульсным: полем.

Во всех случаях в предложенном.

небольшой мощности управления при повышеннъЬс частотных возможностях.

угокута проводимость из-за ограниченной устройстве имеет место потребление скорости деионизацйонных процессов и быстро заряжается до напряжения накопителя t емкости в анодной цепи.

прерывателя, в частности конденсате- §0 Ф ормула изобретения ра 9. На этом коммутация емкостного,...

накопителя 1 на нагрузку 2 прекра- Устройство для коммута,ции .тока,

щается.,содержащее газоразрядный прерыватель Затем происходит разряд емкости тока с магнитным управлением, первый анодной цепи прерывателя 3 относитель-д вывод которого соединен через емкост- но его катодной цепи через нижнее ный накопитель энергии с первым вьшоплечо делителя до напряжения, опре-дом нагрузки, ртличающееделяемого напряжением емкостного на-:С я тем, что, с целью уменьшения

копителя 1 и коэффициентом его деле-мощности, управления и улучшения час65990 4

ния между резисторами 4 и 5. В случае применения цепи из дополнительного резистора 8 и конденсатора 9 последняя разряжается аналогичным образом. Таким образом, к моменту создания в прерьшателе магнитного поля с индукцией возбуждения разряда на анод снова подают нгшряжение

UOQ 6 6 КВ,

Разряд емкости анодной цепи прерывателя 3 может вызвать переход разрядника Т1 в режим непрерьганого горения и к его повторному включению,

15 что нарушит режим работы устройства, Цля исключения этого скорость разря10

20

45

да емкости анодной цепи прерьшателя 3 тока относительно его катодной цепи через нижнее плечо делителя - резистор 5 устанавливают не выше допустимой скорости нарастания прямого напряжения на управляемом разряднике. Допустимую скорость подачи прямого напряжения определяют по эксперимен- 25 тально измеренным характеристикам восстановления электрической прочности конкретного типа управляемого разрядник а.

Регулирование скорости разряда 30 емкости анодной цепи прерывателя осуществляют подбором величин резистора 5 в нижнем- плече делителд и самой емкости.

Возможны различные варианты управ- 35 ления устройством для коммутации емкостного накопителя. Например, в прерывателе .3 можно создавать стационарное магнитное поле с индукцией вьщге индукции возбуждения разряда, 40 которое выключают в момент прекращения . коммутации емкостного накопителя t на период деионизации разр}щника tt. Выключение поля можно осуществить встречным- импульсным: полем.

Во всех случаях в предложенном.

небольшой мощности управления при повышеннъЬс частотных возможностях.

устройстве имеет место потребление .

14659906

тотных свойств, введены управляемыйним вьгаодом резистивного делителя

разрядник, резистивный делитель на-напряжения, выводы которого подклюпряжения и формирователь импульса вчены соответственно к второму выводу

виде последовательной RC-цепи, при-нагрузки и первому вьгеоду газоразрядчем второй вывод нагрузки через уп- ного прерьюателя тока, а выводы посравляемый разрядник соединен с вто-ледовательной RC-цепи подключены к

рым вьгеодом газоразрядного прерьша-соответствукяцим вьгаодам газоразряднотеля тока, который соединен со сред-го прерьгоателя тока.