Генератор импульсов тока Советский патент 1991 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для питания обмоток возбуждения устройств, создающих импульсные магнитные поля, в частности для питания обмоток возбуждения реперсиино- го двигателя возратно-поступателыюго движения.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение его КПД.

На фиг.1 изображен генераторимпульсов тока (ГИТ); на фиг.2 - кривые токов и напряжений на элементах схемы при работе ГИТ; на фиг.З - принципиальная схема реверсивного двигателя возвратно-поступательного движения индуКционно-динамического типа; на фиг.4 - кривые юков и напряжений на элементах ГИТ при его срабатывании о режиме форсировки возбуждения и гашения электромагнитного поля двигателя.

Устройство состоит из первого накопи- тельного конденсатора 1, подключенного к первому источнику 2 постоянного тока и через первый основной тиристор 3 к первой индуктивной нагрузке А, выполненной в виде обмотки возбуждения прямого хода ревер- сивного двигателя возврагно-поступа- тельного движения. Коммутирующий конденсатор 5 через первый вспомогательный тиристор 6 подключен к индуктивной нагрузке 4 и через второй вспомогательный тиристор 7 - к второй индуктивной нагрузке 8, выполненной в виде обмотки возбуждения обратного ходч реверсивного двигателя возвратно-поступательного движения, которая, в свою очередь, через второй ос- новной тиристор 9 подключена к второму накопительному конденсатору 10 и к второму источнику 11 постоянного тока.

На фиг. 2 приведены кривые напряжения и токов на элементах ГИТ, где 12 и 13 - напряжения на первом 1 и втором 10 накопительных конденсаторах; 14 и 15 - гоки в первой 4 и во второй 8 индуктивных нагрузках (пунктиром - если индуктивностями 4 и 8 служат обмотки двигателя возратно-посту- нательного движения, т.е. индуктивности 4 и 8 переменные; сплошные-если индуюип- ности 4 и 8 постоянные); 1G - напряжение на коммутирующем конденсаторе 5.

Двигатель (фиг.З) состоит из цилиндрического ферромагнитного якоря 17 с корот- козамкнутым витком 18, выполненным, например, из меди. Якорь 17 расположен внутри цилиндрического ферромагнитного индуктора 19 с обмотками 4 и 8 возбуждения, являющимися индуктивностями 4 и С ГИТ (фиг.1). Положение якоря 17 относительно индуктора 19 фиксируется ограничителями (упорами) 20.

На фиг.4 позициями обозначены: 21 - напряжение на коммутирующем конденсаторе 5; 22 - ток в индуктивной нагрузке 4 (8); 23 - напряжение на накопительном конденсаторе 1 (10)

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии конденсаторы 1. 5 и 10 заряжены с полярностью,указанной на фиг.1. При подаче в момент времени t to отпирающего импульса на управляющий электрод основного тиристора 3 последний открывается, а предварительно заряженный от первого источника 2 постоянного тока накопительный конденсатор 1 по закону, описыпэепзму кривой 12 (фиг.2), разряжается на индуктивную нагрузку 4, пыпоппенную, например, в виде обмотки возбуждения пр того хода реверсивного двшателя возвратно-поступательного движения (фиг.З). При этом ток И в обмотке 4 возбуждения нпрастает по кривой 14. В ко- роткоззмкнутом вит е 18 якоря 17, магнито- овязанном с обмоткой 4, индуцируется (наводится) вторичный ток 2. В результате таимодеиствия двух контуров (4 и 18) с токами И и i2 возникает электромагнитная сила, ускоряющая якорь 17 вправо до упора 20. В момент времени t ti, когда рабочий зазор реверсивного двигателя выбран, а якорь 17, достигнув ограничитиля - упора 20, оказывается в правом крайнем положении (фиг.З, пунктир), от схемы управления (на фиг.1 не показана) подают отпирающий импульс на первый вспомогательный тиристор 6. Последний откоывае ся, а к тиристору 3 прилагается обратное напряжение коммутирующего конденсатора 5, Тиристор 3 закрывается, а конденсатор 1 отключается от обмотки 4 возбуждения прякого хода ре- версиыюго двигателя. В интервале времени t 11 конденсатор 1 гяряжаотся от источника 2 постоянного тока до исходною напрл- женич. Ток И индуктивной нагрузки 4 (обмотки 4 прямого хода якоря) замыкается по цепи, составленной из обмотки 4 возбуждении, конденсатора 5, тиристора С, обмотки 4 возбуждения, перезаряжая конденсатор 5 (полярностью, указанной в скобках). При этом происходит рекуперация оспэинейся энергии обмотки 4 возбуждения двш ягелч ь конденсатор 5. напряжение Hd котором изменяется по кривой 16.

В Monoin времени t 12 рекуперация заканчивается, ток в цепи индуктивной иа- фузки 4 и конденсатора 5 становится рапным нулю, тиристор G закрывается, а напри-кемие на конденсаторе 5 становится ранным максимальному значению. Таким образом формируется импульс тока в обмотке возбуждения прямого хода двигателя возвратно-поступательного движения и происходит перемещение якоря ДРШ атмп ч прямом направлении. Поело выбора якорем 17 рабочего хода и фиксации его с исходном положении ограничителем 20 ГИТстаноииг- ся готовым к повторному срабзшванню, т.е. к формированию импульса тока j цнлыо перемещения якоря двигателя в обратном направлении. Процессы, происходящие и ГИТ, при перемещении якоря 17 двигателя в обратном направлении, аналогичны.

Для увеличения КПД двигателей возвратно-поступательного движения испол,- зуют также режим форсировки во jf у,- дения электромагнитного поля двигателя

Такой режим работы ГИТ возможен, если после рекуперации энергии из индуктип- ной нагрузки 4 (8) в конденсатор 5 напряжение на нем пьчие напряжения на конденсаторе 1 (10). В этом случае в момент времени ь (фиг.4) открывают тиристор 6 (7) При этом на индуктивную нагрузку 4 (8) разряжается конденсатор 5, напряжение на котором изменяется по кривой 1. Поскольку емкость конденсатора 5 намного(в 20-40 раз) меньше емкости конденсатора 1 (10), и напряжение на нем выше напряжения конденсаторов 1 и 10, то при разряде конденсатора 5 на нагрузку 4 (8) имеется высокочастотный контур, составленный из элементов 5-4 (8) ГИТ, что обеспечивает быстрое нарастание тока (по кривой 22) и поля в обмотке 4 (8).

В момент времени (ti), когда напряжение на конденсаторе 1 (10) становится больше напряжения на конденсаторе 5 на величину, необходимую для запирания коммутирующего тиристоре, 6 (7), открывают силовой тиристор 3 (9), закрывая при этом тиристор 6 (7), Емкость 1 (10), разряжаясь ц интервале времени ti -12 на обмотку возбуж72 А

дения (на: гузку) 4 (8) (по кривой 23). обеспечивает поддержание тока (поля) на заданном уровне. При этом ток в обмотках двигателя может оставаться постоянным, уменьшаться

или упелпчиваться (фиг.4, пунктир).

В момент времени ta, когда напряжение к; конденсаторе 5 больше напряжения на кон пенса горе 1 (10) на величину, необходимую для запирания основного тиристора 3

(9), ьновь открывают коммутирующий тиристор б (7). При этом к тиристору 3 (9) прикла- дыеается обратное напряжение и он закрывается. Оставшаяся энергия обмотки 4 (8) рекуперирует в конденсатор 5, перезарчжач его до напряжения, большего, чем напряжение на конденсаторе 1 (10), и обеспечивая в интерзале времени t2-t3 форси- рс.вр гашения поля двигателя.

Фор мул а изобретения

Гекератор импульсов тока, содержащий периоэ зарядное устройство, первый и второй накопительные конденсаторы, первый и

второй основные тиристоры, коммутирующий конденсатор, первый и второй вспомогательные тиристоры, первую и вторую индуктивные нагрузки, отличающий- с я тем, ч го, с цепью упрощения конструкции

и повышения КПД,введено второе зарядное устройстсю, первый и второй накопительные конденсаторы подключены к первому и второму зарядным устройствам, включенным противоположной полярностью, и через первый и второй основные тиристоры подключены к первой и втоосй индуктивным нагрузкам, занг мтированным коммутирующим конденса- горо и через соответственно первый и второй вспомогательные тиристоры, включенные в

юм направлении по отношению к первому и второму зарядным устройствам.

Q Q О О ,8

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение КПД, что достигается включением индуктивных нагрузок (обмоток реверсивного двигателя) через рабочие тиристоры параллельно источникам питания и применением цепи, состоящей из вспомогательных тиристоров и коммутирующего конденсатора, для выключения рабочих тиристоров и рекуперации оставшейся энергии индуктивных нагрузок в коммутирующий конденсатор. При подаче отпирающего импульса на управляющий электрод рабочего тиристора 3 он открывается и происходит разряд накопительного конденсатора 1 на индуктивную нагрузку 4 двигателя, при этом возникающая электромагнитная сила передвигает его якорь. В момент времени, когда якорь двигателя достигнет упора происходит открывание вспомогательного тиристора 6 и к рабочему тиристору 3 прикладывается обратное напряжение предварительно заряженного коммутирующего конденсатора. Рабочий тиристор 3 закрывается и отключает индуктивную нагрузку 4 от накопительного конденсатора 1. При этом оставшаяся в индуктивной нагрузке энергия через вспомогательный тиристор 6 передается в коммутирующий конденсатор, перезаряжая его. По мере передачи оставшейся энергии нагрузки в коммутирующий конденсатор ток вспомогательного тиристора 6 уменьшается до нуля и он закрывается. Процессы формирования импульсов тока для перемещения якоря двигателя в обратном направлении аналогичны.4 ил.

20

Фиг.З