Высоковольтный выпрямитель Советский патент 1989 года по МПК H02M7/10 

Изобретение относится к электро- технике, конкретно к преобразовательной технике, и может быть использовано в высоковольтных вторичных источ- никах электропитания с напряжением в несколько тысяч или несколько десятков тысяч вольт, построенных на базе электроннолучевого вентиля (ЭЛВ).

Цель изобретения - повышение на- дежности и долговечности высоковольтного выпрямителя в аварийных режимах.

Схема устройства представлена на чертеже.

Схема содержит электроннолучевой вентиль (ЭЛВ) 1, катод ЭЛВ 2, ускоряющий электрод ЭЛВ 3,коллектор ЭЛВ 4, вспомогательный коллектор 5 ЭЛВ, датчик 6 тока, источник 7 эталонного напряжения, блок 8 управления, второй блок 9 преобразования, силовой трансформатор 10, блок 11 сравнения, первый блок 12 преобразования, оптический тракт 13, выходные выводы 14, нагрузка 15,

Устройство содержит электронно-лучевой вентиль 1, электронно-оптическая система которого имеет коллектор 4, соединенный с первым из выходных

выводов для подключения нагрузки

15, ускоряющего электрода 3 и катода 2, соединенного с первым выводом вторичной обмотки силового трансформатора 10, первичная обмотка которого соединена с входными выводами для 35 подключения источника питания, а второй вывод вторичной обмотки соединен со вторым выходным выводом, блок 8 управления, одним выходом соединенный с ускоряющим электродом 3, а другим -40 с катодом 2 электронно-оптической системы, датчик 6 тока, первый 12 и второй 9 блоки преобразования, источник 7 эталонного напряжения, блок 11 сравнения и оптический тракт 13, 45 а в геометрическом центре коллектора электронно-оптической системы - сквозное тонкое отверстие, за которым расположен вспомогательный коллектор, соединенный с первым выводом датчика зд 6 тока и отрицательным полюсом источника 7 эталонного напряжения, положительный полюс которого подключен к инвертирующему входу блока 11 сравнения, неинвертирующий вход которого 55 соединен со вторым выводом датчика 6 тока, коллектором 4 и первым выходным выводом, а выход блока 11 срав- ( нения - со входом первого блока 12

5 0 5

0

5 0 5 5

преобразования, выход которого через оптический тракт соединен со входом второго блока 9 преобразования, выходом подключенного ко входу блока 8 управления.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки силового трансформатора 10, прикладывается через нагрузку 15 между катодом 2 и коллектором 4.

При подаче положительного отпирающего напряжения на ускоряющий электрод через электроннолучевой вентиль протекает ток. Благодаря наличию нагрузочного сопротивления 15 на последнем создается падение напряжения, которое определяется величиной сопротивления нагрузки 15 и суммарным током коллекторов 5 и 4, В нормальном режиме ток коллектора 5 пренебрежимо мал.

Потенциал ускоряющего электрода 3 относительно катода 2 в проводящий полупериод поддерживается достаточно высоким, а потенциал коллектора 4 из- за значительного падения напряжения на нагрузке 15 низким.

При этом электронный поток на участке ускоряющий электрод 3 коллектор 4 является расходящимся и равномерно распределяется на поверхности коллектора 4.

При закорачивании выходных выводов 14 потенциал коллектора 4 возрастает и электронньй поток в электронно-лучевом вентиле первоначально равномерно распределенный по поверхности коллектора 4 стягивается к оси электронно-оптической системы ЭЛВ.

Узкий сформировавшийся электронный пучок концентрируется в области тонкого сквозного отверстия коллектора 4.

Количество электричества, проходящего через тонкое сквозное отверстие коллектора 4 в единицу времени, на вспомогательный коллектор 5 во много раз увеличивается. Сопротивление между катодом 2 и вспомогательным коллектором 5 уменьшается, и на датчике 6 тока появляется падение напряжения. Это падение напряжения сравнивается с напряжением источника 7 эталонного напряжения на входе блока 11 сравнения. При равенстве напряжений на датчике 6 тока и источнике 7 эталонного напряжения или некотором превышении первого на выходе блока 11 сравнения появляется электрически сигнал. Блок сравнения, например, может быть выполнен в виде операционного усилителя. Электрический сигнал с выхода блока 11 сравнения поступает на первый блок 12 преобразования, который электрический сигнал преобразует в оптический сигнал. Этот сигнал поступает через оптический тракт 13, например стекловолокон ный световод, на вход второго блока преобразования оптического сигнала в электрический. Последний воздействует на блок 8 управления и выключает его.

Напряжение на ускоряющем электроде 3 практически безынерционно уменьшается до нуля. Электронно-лучевой вентиль запирается.

Устройство может быть эффективно и в случае возникновения в пространстве между ускоряющим электродом 3 и коллектором 4 виртуального катода, когда практически .только лишь половина электронов достигает коллектора 4, а другая половина возвращается обратно. При этом ток коллектора уменьшается, а напряжение на нем относительно катода резко возрастает.

В аварийном режиме - коротком замыкании нагрузки - при отсутствии в мощном высоковольтном выпрямителе защиты- из-за стягивания электронного пучка к оси электронно-оптической системы ЭЛВ и большого вьще- 40 ТОром электронно-оптической системы ления энергии на коллекторе 4 в центральной его части возможен прожег. Это снижает надежность, гибкость и удобство при эксплуатации.

При использовании защиты электрон- 45 входом второго блока преобразования, но-оптическая система ЭЛВ оказывает- выходом подключенного к входу блока ся защищена в аварийных режимах от управления.

и первым выходным выводом, а выход блока сравнения - с входом первого блока преобразования, выход которого через оптический тракт соединен с

0

5

0

разрушения, что безусловно повышает надежность и долговечность устройства.

Формула изобретения

Высоковольтный выпрямитель, содержащий электронно-лучевой вентиль, электронно-оптическая система которого состоит из коллектора, соединенного с первым из выходных выводов для подключения нагрузки, ускоряющего электрода и катода, соединенного с первым выводом вторичной обмотки силового трансформатора, первичная обмотка которого соединена с входными выводами для подключения источника питания, а второй вывод вторичной обмотки соединен с вторым выходным выводом, и блок управления, одним выходом соединенный с ускоряющим электродом, а другим - с катодом

5

0

электронно-оптической системы, отличающийся тем, что, с це- лью повышения надежности и долговечности в аварийных режимах, дополнительно введены датчик тока, первый и второй блоки преобразования, источник эталонного напряжения, блок сравнения и оптический тракт, а в геометрическом центре коллектора электронно-оптической системы - сквозное тон- . кое отверстие, за которым расположен вспомогательный коллектор, соединенный с первым выводом датчика тока и отрицательным полюсом источника эта- 5 лонного напряжения, положительный полюс которого подключен к инвертирующему входу блока сравнения, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выводом датчика тока, коллекТОром электронно-оптической системы

входом второго блока преобразования, выходом подключенного к входу блока управления.

и первым выходным выводом, а выход блока сравнения - с входом первого блока преобразования, выход которого через оптический тракт соединен с

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных вторичных источниках электропитания, построенных на базе электронно-лучевого вентиля /ЭЛВ/. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности в аварийных режимах. В устройство дополнительно введены датчик тока 6, блоки преобразования 9,12, источник эталонного напряжения 7, блок сравнения 11 и оптический тракт 13, соединенные последовательно и подключенные к входу блока управления 8. Кроме того, в геометрическом центре коллектора ЭЛВ введено тонкое сквозное отверстие, за которым расположен вспомогательный коллектор 5 ЭЛВ. Указанные элементы образуют систему обратной связи, которая, воздействуя на управляющий вход блока управления 8, обеспечивает отключение ЭЛВ в аварийном режиме, защищая его от разрушения. 1 ил.