Устройство защиты высоковольтных источников электропитания Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 H02H7/12 

сл

с

Использование: защита высоковольтных источников электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит генератор импульсов (k), усилитель импульсов (3), усилитель переменного тока (5) и отключающий блок (6). К усилителю импульсов (3) подключен отрезок высоковольтного провода (1) с последовательно включенным конденсатором (2), причем провод проложен вблизи высокопотенциальных точек и вдоль выходных высоковольтных проводов. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах вторичного электропитания в том числе в устройствах для накачки лазеров (квантоскопов).

Известны схемы защиты стабилизаторов напряжения от короткого замыкания, например схемы защиты транзисторных стабилизаторов (Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. М.: Сов. радио, 1969, с.2б5, рис. 10.5, Бело- польский И.И., Тихонов В.И. Транзисторные стабилизаторы на повышенные и высокие напряжения. - М., 1971, с.З, рис.2.1Аа).

Наиболее близким к изобретению является устройство, выполненное по схеме, приведенной в книге: Костиков В.Г., Никитин И.Е. Источники - электропитания высокого напряжения РЭА. М.: Радио и связь, 1986, с.6k, рис.1.61.

Для стабилизаторов с выходным напряжением в десятки киловольт эти схемы неэффективны, так как в данных стабилизаторах при коротком замыкании, в том числе при пробое изоляции, возникает мощный электромагнитный импульс, индуцирующий во всех цепях стабилизатора и во всей близлежащей аппаратуре импульсы напряжения и тока, приводящие к разрушению тех или иных элементов. ВременVJ

|Х|

ю со

ные характеристики импульсов таковы, что указанные схемы защиты срабатывать не успевают и стабилизаторы выходят из строя.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем повышения быстродействия срабатывания устройства защиты за счет обеспечения сильной электромагнитной связи это го устройства с защищаемым стабилизатором в аварийном режиме.

Цель достигается тем, что в устройстве защиты, содержащем последовательно соединенные генератор им- пульсов, транзисторный усилитель импульсов, усилитель переменного тока и отключающий блок, параллельно переходу база - эмиттер транзистора, входящего в состав усилителя импульсов, подсоединен отрезок высоковольтного провода с последовательно включенным конденсатором, причем высоковольтный провод прокладывают вблизи высокопотенциальных точек и вдоль выходных высоковольтных проводов высоковольтного источника электропитания.

Исследования показали, что опасные импульсы излучаются проводами, соединяющими конденсаторы, включен- ные на выходе стабилизатора, с местом пробоя изоляции или короткого замыкания. Расположение вокруг этих проводов еще одного провода, замкнутого накоротко или через малое сопротивление, резко уменьшает электромагнитное поле вне провода, а с помощью импульса, возникающего на концах провода, оказывается возможным быстрое отключение высоковольт- ного узла от первичного источника.

Изобретение иллюстрируется чертежом. Провод устройства защиты высоковольтных источников электропитания конструктивно располагается в прямо- угольной металлической заземленной камере вблизи самого источника и лазера; остальные узлы и детали располагаются вне камеры.

Устройство защиты высоковольтных источников электропитания содержит провод 1, который через конденсатор 2 соединен с выводами база и эмиттер транзистора усилителя импульсов 3. Вход усилителя импульсов 3 соединен с выходом генератора импульсов а выход - с входом усилителя переменного тока 5, выход которого соединен с входом отключающего блока 6.

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВЬКОКОВОЛоТных источников электропитания работает следующим образом. При нормальном режиме работы высоковольтного источника импульсы генератора импульсов k усиливаются усилителем импульсов 3 и усилителем переменного тока Выходной сигнал усилителя переменного тока 5 удерживает отключающий блок 6 во включенном состоянии. При пробое изоляции или при коротком замыкании на выходе высоковольтного источника по другим причинам в цепи провода 1 возникает большой импульс тока, разрушающий переход база - эмиттер транзистора усилителя импульсов 3. В зависимости or места и мощности разряда и расположения провода 1 в переходе база - эмиттер транзистора усилителя импульсов 3 образуется или обрыв, или закорочение. И в том, и в другом случае импульсы на выходе усилителя импульсов 3 пропадут. Это приводит к резкому изменению выходного сигнала усилителя переменного тока, к срабатыванию отключающего устройства и отключению высоковольтного узла от первичного источника питания. Быстродействующее отключающее устройство может быт выполнено, в частности, в виде тиристора, который при срабатывании закорачивает выход первичного источника, после чего срабатывает защита этого первичного источника. Выжигаемый транзистор усилителя импульсов конструктивно выполняется в виде легкосъемного узла с объемом 2-3 см3.

Экспериментально работа предлагаемого устройства подтверждена на источнике питания квантоскопа. Напряжение питания 64 кВ. Размеры высоковольтного узла 300 х 250 х 250 мм. Длина провода около 0,8 м, генератор импульсов выполнен на микросхеме 56 серии, транзистор усилителя импульсов типа 2Т312А, конденсатор КМ-6 - 0,15 мкФ.

Изобретение позволяет повысить быстродействие срабатывания устройства защиты за счет обеспечения сильной электромагнитной связи и выжигания полупроводникового прибора.

Формула изобретения

Устройство защиты высоковольтных источников электропитания, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, транзисторный усилитель импульсов, усилитель переменного тока и отключающий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы путем повышения быстродействия срабатывания защиты, в него введены конденсатор и включенный последовательно с ним электромагнитный контур, выполненный охватывающим высоковольтные цепи источника питания, подключенные к управляющему переходу транзис тора усилителя импульсов.