ТИРАТРОННЫЙ КОММУТАТОР ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХКОНТУРОВ Советский патент 1968 года по МПК H05H7/02 

Известные тиратронные коммутаторы для высокочастотных контуров состоят из двух групп параллельно включенных управляемых вентилей с генераторами управляющих импульсов, из которых одна группа вентилей производит поджиг в прямом направлении, а другая - в обратном.

Предлагаемый коммутатор для получения разрыва цепи через полупериоды биений и повышения к. п. д. установки последовательно с управляемыми вентилями, пропускающими ток в обратном направлении, включен конденсатор, на клеммы которого подключен источник постоянного тока.

Управляющие электроды вентилей, пропуекающие ток в прямом направлении, подключены к генераторам управляющих импульсов, формирующим отрицательные импульсы в течение полупериода, предшествующего разрыву целей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема всей установки; на фиг. 2-графики изменения напряжения и тока в контурах с течением времени.

Коммутатор обеспечивает разрядный ток в первичной цени, не разрывая цепь через четверть периода биений, время восстановления электрической прочности много меньше, чем период колебаний в трансформаторе Тесла. Эта задача была решена выполнением коммутатора в виде двух групп управляемых вентилей, одна из которых пропускает ток в прямом, а другая в обратном направлении, применением специальной емкости, исключающей разрыв цепи через четверть периода биений, н введением в схему генераторов отрицательных импульсов, способствующих укорочению времени восстановления электрической прочности группы, пропускающей ток з прямом направлении.

Это обеспечиваег нормальную работу связанных контуров в течение полупериода биений, повышение к. н. д. ускорителя и улучшение теплового режима трансформатора Тесла, в связи с че.м ускоритель становится источником дешевой радиационной энергии.

Ускоритель с трансформатором Тесла в качестве источника высокого напряжения состоит из зарядного устройства /, зарядных импедансов 2 и 3, первичной eMKJCTH, составленной из конденсаторов 4 и 5, первичной обмотки 6, имеющей заземленную среднюю точку, вторичной обмотки 7, вторичной е.мкости 8 и ускорительной трубки 9.

Собственно коммутатор составлен из тиратронов 10, 11 первой группы, пропускающей ток в прямом направлении, тиратронов 12, 13 второй группы, пропускающей ток в обратном направлении, накальных трансформаторов 14-17, генераторов 18-21 управляющих импульсов, конденсатора 22, исключающего разрыв через V4 периода биений со своим зарядным устройством 23.

Коммутатор работает следующим образом. В паузе конденсаторы 4, 5 и 22 заряжаются от своих зарядных устройств.

Первыми ноджигаются тиратроны 10 yi 11 (в коммутаторе использованы тиратроны типа ТГИ-1 2500/35) и в течение времени О-ti (см. фиг. 2, а) пропускают первую половину первичного тока (см. фиг. 2, в). К моменту /i напряжение на первичном конденсаторе меняет знак, а ток становится равным нулю. В этот момент ноджигаются тиратроны 12 и 13 и начинают пропускать вторую полуволну первичного тока (время ). К моменту 4 ток и напряжение в первичном контуре становятся равными нулю, а вся энергия передается во вторичный контур, напрял ение в котором достигает максимума (см. фиг. 2, с). В следующий отрезок времени 4-/з должны снова проводить тиратроны 10 и 11. Однако вблизи момента 4 напряжение на первичной емкости ниже нуля и является обратным для этих тиратронов. В связи с этим, если не принять мер, колебания в первичной пепи разрываются.

Вся энергия, переданная во вторичный контур, остается в нем, а затем в процессе автономных затухающих колебаний рассеивается, нагревая обмотку. Это невыгодно с точки зрения к. п, д. Поэтому разрыв колебаний в точке tz следует исключить. Для этого служит конденсатор 22. За время ti-/2 он разряжается контурным током, но величина его выбрана так, что полярность напряжения на нем за это время не меняется, Поэтому k моменту t-2, когда первичный ток становится равным нулю, конденсатор 22 через тиратроны 12 и 13 подключается к тиратронам 10 и /./ и создает на них прямое напряжение. Тиратроны 10 и 11, на сетках которых еще действует положительный управляющий импульс, начинают проводить ток (время )- С момента 1з снова работают тиратроны 12 и 13. В течение времени 3-и контурным током конденсатор 22 разряжается полностью или переполюсовывается. К моменту /4 энергия контуров снова локализуется в первичных конденсаторах. Если в этот момент разорвать день колебаний, то энергия останется в первичных конденсаторах. Тогда от зарядного устройства 1 потребуется лишь небольшая порция энергии для подзаряда первичных конденсаторов, компенсирующая активные потери за время О-/4.

Если добротность системы велика (а это, как правило, для трансформаторов Тесла выполняется), то потери составляют весьма малую часть начальной энергии, поэтому малы потери и в зарядной цепи, в связи с чем резко повышается к. п. д. всего устройства.

Если в момент 4 разорвать первичную цепь, то осуществляется рекуперация. Для этого необходимо, чтобы за время Гз-4 тиратроны 10 и //, не проводящие ток, успевали деионизоваться. Этот отрезок времени для трансформатора Тесла, в котором нрименен коммутатор, составляет 5 мксек. Водородные тиратроны (по паспорту) не обеспечивают такого короткого времени деионизации. Однако эксперименты показали, что существует такой режим, несколько отличающийся от паспортного, в котором тиратрон типа ТГИ-1 2500/35 успевает деионизоваться за 5 мксек при условии, что анодное напряжение тиратрона не

превышает 20 кв (максимально допустимое по паспорту 35 кв). Для осуществления этого режима следует снизить напряжение генератора водорода в тиратронах 10 и 11 д,о 6 в и стабилизировать его с точностью ±0,7о/о; напряжение накала тиратронов 10 и 11 установить в пределах 6,3-6,4 в; непосредственно после окончания импульса поджига .в момент 4 (см. рис. 2) подать на сетку тиратронов 10 i 11 отрицательное напряжение амплитудой 200-

400 в и поддерживать его постоянным, по крайней мере, в течение времени 4-t, а затем плавно снять (см. фиг. 2, d). Для подачи отрицательного напряжения служат генераторы 18 и 19.

Эти меры позволяют получить качественно новый коммутатор - коммутатор с малым временем деионизации. Выще было сказано, что это закономерно для тиратронов ТГИ-1 2500/35 при анодном напряжении ниже 20 кв.

Рабочее напряжение первичных кондейсаторов ускорителя, в котором применён коммутатор, составляет 33 кв. Поэтому в каждую группу коммутатора включены последовательно два тиратрона.

Предмет изобретения

Тиратронный коммутатор для высокочастотных контуров, состоящий из двух групп па

раллельно включенных управляемых вентилей с генераторами управляющих импульсов, из которых одна группа вентилей производит поджиг в прямом направлении, а другая - в обратном, отличающийся тем, что, с целью получения разрыва цепи через полпериода биений и повышения к. п. д. установки, последовательно с управляемыми вентилями, пропускающими ток в обратном направлении, включен конденсатор, на клеммы которого подключен источник постоянного тока, причем управляющие электроды вентилей, пропускающие ток в прямом направлении, подключены к генераторам управляющих импульсов, формирующим отрицательные импульсы в течение полупериода, предшествующего разрыву цепи.