УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ТОКА В ЭЛЕКТРОМАГНИТАХ Советский патент 1970 года по МПК H05H5/00 

Изобретение относится к импульсной технике.

Известно устройство для формирования импульсов тока в электромагнитах, имеющих значительную индуктивность, которое состоит из формирующей линии, управляемых и неуправляемых вентилей, емкостей, индуктивностей и источников тока.

В электромагнитах, применяемых для вывода и транспортировки ускоренных частип из ускорителя к месту физического экспеоимента, часто требуется формировать ИМПУЛЬСЫ тока с крутым передним фронтом (0.1 - 1 мсек, плоской или наклонной вершиной (2-3 Лсек и быстрым спадом в конце импульса (0,1- 1 мсек. Требуемые величины токов достигают нескольких тысяч ампер. Омическое сопротивление таких электромагнитов обычно составляет величину порядка миллионов, а ИНДУКТИВНОСТЬ - порядка долей миллигенри. Таким образом, постоянная времени электромагнита бывает соизмерима или значительно больще длительности импульса. Кроме того, обычно предъявляется требование обеспечения малых пульсаций на вершине и регулирования наклона вершины импульса. В известных схемах используется формирующая линия, в которой параллельно нагрузке через вентиль по.дключена емкость. Напряжение на этой емкостм перед началом импульса может быть значительно выще напряжения формирующей линии. Таким образом, разряд емкости может формировать передний фронт импульса.

Цель изобретения - исключение влияния напряжения формирующей линии на заряд емкости формирования фронта импульса, больп1ее удобство регулирования длительности импульса и повышение к. п. д. Достигается это тем, что парал.лельно емкости фронта импульса включена цепочка из дросселя и неуправляемого вентиля, а зарядное устройство выполнено в виде источника постоянного тока с включенной на его выходе через сопротивле иие накопительной емкостью, которая шунтирована неуправляемым вентилем и через управляемьп вентиль положительной обкладкой полключена к емкости формирования сЬронта , а отрицательной обкладкой - к электромагниту.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - изменение величины тока.

В установившемся режиме устройство работает следуютдим образом.

Емкость /, заряженная с полярностью напряжения, указанной сверху (без скобок), через вентиль 2 и формируюнпю лииию 3, заряженную во время наузьт от зарядного устрой ства 4, разряжается на электромагнит 5, обеспечивая быстрое нарастание тока в обмотке. В момент времени, когда емкость разряжена полностью и начинается смена полярности напряжения на ее обкладках, открывают вентиль 6. Вентиль 2 запирается, и к электромагниту остается подключенной только линия 3. Ее параметры и величину напряжения можно выбрать таким образом, что в электромагните будет поддерлсиваться ток постоянной величины, будет происходить плавное нарастание тока или его спад (см. фиг. 2). В конце, импульса (момент времени h) открывают вентиль 7. Напряжение емкости 8, заряженной .через сопротивление 9 от зарядного устройства УО,. прикладывается через емкость I к электромагниту и к катоду вентиля 6. Вентиль 6 запирается (для этого необходимо, чтобыjнанряжение на емкости 8 было больше напряжения выходной емкости формирующей ли--нии), и ток электромагнита направляется по цепи: емкость 8 - вентиль 7 - емкость /. В течение некоторого времени происходит разряд емкости 8, затем открывается неуправляемый вентиль 11, и в дальнейшем ток проходит через него, минуя емкость 8. К моменту времени fa вся энергия, запасенная в электромагните, переходит в емкость и вентиль 7 закрывается, а емкость 1 оказывается заряженной с полярностью напряжения, указанной снизу (в скобках). В дальнейшем происходит возврат схемы к первоначальному состоянию: емкость 1 перезаряжается через неуправляемый вентиль -./2 и дроссель 13, емкость 8 заряжается от устройства 10, формирующая линия заряжается, от устройства 4. Для успешной работы устройства необходимо, чтобы. индуктивность дросселя 13 была в несколько раз больше индуктивности электромагнита. Энергия, запасаемая в емкости 8, компенсирует потери энергии емкости 1 в процессах разрядов и церезар.адов, поэтому величина емкости 8 не может быть произвольной, а должна быть рассчитана из условия обеспечения работы устройства с максимальным током. Промежуточные режимы обеспечиваются изменением величины нанряжений устройств 4 к 10. Имеет .особенности и нервое включение устройства. Поскольку емкость / не имеет своего зарядного устройства, после включения устройства следует нереходный процесс в течение нескольких импульсов, когда происходит накачка энергии из емкости 8 в емкость / (энергия из емкости 8 захватывается в процессе разряда электромагнита на емкость 1, Только после окончания переходного процесса амплитуда импульса устанавливается неизменной. Величина напряжения на емкости 1 не зависит от состояния формирующей линии в конце импульса, а зависит только от величины запасенной энергии в электромагните, величины емкости 8 и напряжения на ней. Это дает возможность применять в цепи перезаряда дроссель 13 с высокой добротностью и регулировать длительность импульса (моментом открытия вентиля 7), не изменяя величины напряжения устройства 10. Описанное устройство более экономично и удобно в эксплуатации по сравению с известным, так как потребление энергии от источников питания в осповном определяется потерями в нагрузке, Предмет изобретения Устройство для формирования импульсов тока в электромагнитах, состоящее из формирующей линии, управляемых и неуправляемых вентилей, емкостей, индуктивностей и источников тока, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния напряжения формирующей линии на заряд емкости формирования фронта импульса, больщего удобства регулирования длительности импульса и повыщения к. п. д., параллельно емкости фронта импульса включена цепочка из дросселя и неуправляемого вентиля, а зарядное устройство выполнено в виде источника постоянного тока с включенной на его выходе через сопротивление накопительной емкостью, которая шунтирована неуправляемым вентилем и через управляемый вентиль положительной обклад,кой подключена к емкости формирования фронта импульса, а отрицательной обкладкой - к электромагниту.

i Ц

.2