Устройство моделирования магнитокумулятивного генератора Советский патент 1992 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к физике высоких энергий и может быть использовано для моделирования физических процессов, протекающих в магнитокумулятивных генераторах

Известны магнитокумулятивные генераторы, содержащие контур сжатия и индуктивную нагрузку

Недостатком этих генераторов является одноразовость действия, что приводит при проведении исследований к увеличению материальных затрат, времени исследования, использованию специального оборудования

Наиболее близким к предлагаемому является устройство моделирования магнито- кумулятивного генератора, состоящее из последовательно соединенных емкостей накопителя, первого управляемого коммутатора, нагрузочного индуктивного элемента, резистора и индуктивного элемента переменной величины

Недостатком этого устройства является одноразовость действия индуктивного элемента переменной величины, что приводит к увеличению материальных затрат, времени исследования.

Цель изобретения - повышение эффективности исследований за счет сокращения времени на исследование и снижение материальных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство моделирования магнитокуму- лятивного генератора, содержащее после довательно включенные емкостной накопитель, первый управляемый коммутатор, нагрузочный индуктивный элемент, резистор, индуктивный элемент переменной величины, введен вместо индуктивного элемента переменной величины дроссель с на- сыщающимся сердечником и двумя управляющими обмотками, параллельно последовательно включенным первому управляемому коммутатору и емкостному накопителю подключен индуктивный накопитель, между выводом дросселя и точкой подключения емкостного и индуктивного накопителей подключен второй управляемый коммутатор параплельно первой управляющей обмотке дросселя подключена цепь из последовательно включенных третьего управляемого коммутатора и дополнительного конденсатора, параллельно которому через первый ключ подключена вторая управляющая обмотка дросселя и через второй ключ первый и второй выходы источника питания, подключенные через третий ключ к входам блокинг-генератора, параллельно выходу которого подключена первичная обмотка

импульсного трансформатора, первая вторичная обмотка которого подключена между управляющим электродом первого управляемого коммутатора и точкой соединения основного электрода этого коммутатора и индуктивного накопителя, вторая вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена параллельно входам линии задержки, один из выходов которой

0 подключен к управляющим электродам второго и третьего управляемых коммутаторов, а другой выход которой подключен к точке соединения емкостного и индуктивного накопителей и точке соединения основного

5 электрода третьего управляемого коммутатора и первой управляющей обмотки дросселя, емкостной накопитель через четвертый ключ подключен-параллельно дополнительному конденсатору

0 На чертеже показана функциональная электрическая схема предлагаемого устройства моделирования магнитокумулятивного генератора Устройство содержит последовательно включенные индуктивный накопи5 тель 1, резистор 2, нагрузочный индуктивный элемент 3, индуктивный элемент 4 переменной величины,выполненный в виде дросселя с насыщающимся сердечником и двумя управляющими обмотками,

0 второй управляемый коммутатор 5 Параллельно индуктивному накопителю 1 подключены последовательно включенные / емкостной накопитель б и первый управляемый коммутатор 7 Параллельно первой уп5 равляющей обмотке Л/Д2 дросселя 4 подключена цепь из последовательно включенных третьего управляемого коммутатора 8 и дополнительного конденсатора 9,параллельно которому через первый ключ 10 под0 ключена вторая управляющая обмотка Л/д дросселя 4 и через второй ключ 11 первый и второй выходы источника 12 питания. Выходы источника 12 питания подключены через третий ключ 13 к входу блокинг-генератора

5 14, параллельно выходу которого подключена первичная обмотка WT импульсного трансформатора 15. Первая вторичная об- мотха WT2 трансформатора 15 подключена между управляющим электродом первого

0 управляемого коммутатора 7 и точкой соединения основного электрода этого коммутатора и индуктивного накопителя 1 Вторая вторичная обмотка WT3 импульсного трансформатора 15 подключена параллельно вхо5 дам линии 16 задержки Один из выходов линии 16 задержки подключен к управляю щим электродам второго 5 и третьего 8 управляемых коммутаторов, а другой выход которой подключен к точке соединения ем- костного 6 и индуктивного 1 накопителей и

точке соединения основного электрода третьего управляемого коммутатора 8 и первой управляющей обмотки Л/Д2 дросселя 4, Емкостной накопитель 6 через четвертый ключ 17 подключен параллельно дополнительному конденсатору 9

В качестве источника питания и Ьпо- кинг-генератора могут быть использованы любые стандартные схемы, которые могут обеспечивать питание основных элементов схемы и пуска соответственно, а в качестве управляемых коммутаторов можно использовать вакуумно-искровые разрядники,

Устройство работает следующим образом.

В первоначальный момент времени замыкаются второй 11 и четвертый 17 ключи. При этом происходит заряд емкости накопителя б и дополнительного конденсатора 9 от источника 12 питания После заряда ключи 11 и 17 размыкаются В исходном состо- янии емкостной накопитель 6 и дополнительный конденсатор 9 остаются заряженными до максимального значения, При замыкании третьего ключа 13 запускается блокинг-генератор 1 и вырабатывает прямоугольный импульс, который поступает на первичную обмотку WT1 трансформатора 15. Во вторичных обмотках этого трансформатора 15 наводится ЭДС взаимоиндукции. ЭДС, наведенная на первой вторичной обмотке WT трансформатора 15, прикладывается между управляющим и первым рабочим выводами первого управляемого коммутатора 7 Он срабатывает и замыкает цепь разряда емкостного накопителя 6 на индуктивный накопитель 1, Емкостной накопитель 6 начинает разряжаться. Как только энергия в индуктивном накопителе 1 достигнет максимума управляемый коммутатор 7 размыкает цепь Из-за того, что в исходном состоянии второй управляемый коммутатор 5 еще не сработал, энергия запасается только в индивидуальном накопителе 1 и в нагрузку 3 не поступает

Одновременно с этим импульс напряжения с второй вторичной обмотки WT3 трансформатора 15 поступает в линию 16 задержки. Задержанный импульс с выхода линии 16 задержки поступает на управляющие и первые рабочие выводы второго 5 и третьего 8 управляемых коммутаторов. Коммутаторы 5 и 8 срабатывают и создают цепь передачи энергии, запасенной в индуктивном накопителе 1 в индуктивный нагрузочный элемент 3 через резистор 2 и рабочую обмотку Wfl1 дросселя 4 и цепь разряда дополнительного конденсатора 9 на первую управляющую обмотку Л/Д дросселя 4 через третий управляемый коммутатор 8 Как только начинается передача энергии, запасенной в индуктивно м накопителе 1 в нагрузку 3, через обмотку Wfl1 дросселя 4,

индуктивность последней начинает уменьшаться, Изменение индуктивности происходит за счет протекания тока разряда дополнительного конденсатора 9 через первую управляющую обмотку Л/Д2 дросселя 4

При этом сердечник дросселя 4 намагничивается, что приводит к уменьшению индуктивности рабочей обмотки Л/Д1 дросселя 4 На выходе устройства моделирования маг- нитокумулятивного генератора появится

импульс тока, возрастающий экспоненциально Закон изменения импульса тока можно записать в следующем виде20

Lo

ТТЛ

ехр

5

0

5

где 10 - начальный ток в контуре;

LO -индуктивность соленоида;

L(t) - сжимаемая собственная индуктивность;

R - сопротивление, определяющее все потери в контуре.

Для приведении схемы в исходное состояние после проведения эксперимента,

т е. размагничивания сердечника дросселя 4, замыкается первый ключ 10 При этом повторно заряженный от источника 12 питания, через второй ключ 1 дополнительный

е конденсатор 9 начинает разряжаться на вторую управляющую обмотку WA3 дросселя 4

Таким образом использование предлагаемого устройства моделирования магниП токумулятивного генератора позволяет уменьшить материальные затраты и время проведения исследований, а следовательно, повысить эффективность исследований, например в моделях нагнитокумулятивного

,. генератора.

При отработке модели взрывного типа для защиты от продуктов взрыва, необходимо специальное оборудование, Обычно эти ,. исследования (эксперименты) проводятся либо в бронекамере, либо на полигоне Все это создает трудности при проведении экспериментов. Предлагаемая конструкция позволяет проводить исследования (эксперименты) практически в любом помещении за счет отсутствия взрывчатого вещества При этом сокращается также время проведения исследований в связи с быстрым приведением модели в исходное состояние

Формула изобретения Устройство моделирования мэгнитоку- мулятивного генератора, содержащее последовательно включенные емкостной накопитель, первый управляемый коммута- тор, резистор, нагрузочный индуктивный элемент, индуктивный элемент переменной величины, о т л и ч а е е с я тем, что,4 с целью повышения эффективности йсслёдо- ваний, в него введены индуктивный накопи- тель, второй и третий управляемые коммутаторы, дополнительный конденсатор, четыре ключа, блокинг-генератор, им- пульсный трансформатор, линия , индуктивный элемент переменной величи- ны выполнен в виде дросселя с насыщающимся сердечником и двумя управляющими обмотками, индуктивный накопитель подключен параллельно последовательно включенным первому управляемому комму- татору и емкостному накопителю, между вводом дросселя с насыщающимся сердечником и точкой подключения емкостного и индуктивного накопителей подключен второй управляемый коммутатор, параллельно первой управляющей обмотке дросселя подключена цепь из последовательно включенных третьего управляемого коммутатора

и дополнительного конденсатора, параллельно которому через первый ключ подключена вторая управляющая обмотка дросселя и череде второй ключ первый и второй выход источника питания, подключенные через третий ключ к входам блокинг-генератора, параллельно выходу которого подключена первичная обмотка импульсного трансформатора, первая вторичная обмотка которого подключена между управляющим электродом первого управляемого коммутатора и точкой соединения основного электрода этого коммутатора и индуктивного накопителя, вторая вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена параллельно входам линии задержки, один из выходов которой подключен к управляющим электродам второго и третьего управляемых коммутаторов, а другой выход которой подключен к точке соединения емкостного и индуктивного накопителей и точке соединения основного электрода третьего управляемого коммутатора и первой управляющей обмотки дросселя, емкостной накопитель через четвертый ключ подключен параллельно дополнительному конденсатору.

Изобретение относится к области физиг- ки высоких энергий и в частности может «т , Ь .I 2 - . I 04V1 V - быть использовано для моделирования физических процессов, протекающих в магни- токумулятивных генераторах, Устройство моделирования магнйтокумулятивного генератора содержит 1 блокинг-генератор 14, 1 источник питания 12,1 импульсный трансформатор 15 с одной первичной и двумя вторичными обмотками, 4 ключа 10,11,13 и 17, 1 линию задержки 16, 3 управляемых коммутатора 5,7 и 8,1 дополнительный конденсатор 9, 1 дрсгсселъ 4 с двумя управляющими обмотка ми, 1 индуктивный накопитель 1, 1 резистор 2, 1 дроссель ч с насыщающимся сердечником, причем выводы индуктивного накопителя яряяются входами Модели, выходами м одели являются второй вывод резистора и один из выводов рабочей обмотки Дросселя. 1 ил. (Л С фч х| Р1 я 00 о (Л KI