Источник с управляемым частотным спектром импульсов давления Советский патент 1980 года по МПК G01V1/02 

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических колебаний при геофизических исследованиях электрогидравлкческим способом путем электрического разряда в жидкости, в скважинах или специальных камерах в морской разведке. .Каждому геологическому разрезу соответствует своя оптимальная длина упругой волны при работе с которой устройство, возбуждающее сейсмические колебания, работает с наибольшей эффективностью. Одним из методов управления частотным спектром упругих волн является получение группы и ;пульсов давления с малой скважностью между и myльcaми. Известно устройство, реализующее идею соз Дания группы импульсов давления с малой скважностью 1. В камеру, заполненную диэлектрической жидкостью, проходят электроды-разрядники. Каждый разрядник питается от отдельного высоковольтного источника постоянного напряжения. Имеется блок управления для селективно подсоединения источника питания к соответствующему электроду-разрядник у в заданной вре менной последовательности. Время между последовательными разрядами регулируют от 150 до 2500 МКС. Индивидуально генерируемые импульсы давления суммируются, в результате чего формируется единая упругая волна, что возволяет для каждрго геологического разреза подобрать упругий импульс давления с оптимальными параметрами. Основной недостаток устройства - большие весогабаритные показатели, необходимость иметь высоковольтные источники напряжения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является источник с управляемым частотным спектром импульсов давления, состоящий из электроразрядного преобразователя, высоковольтного импульсного трансформатора и ударного генератора, статорная обмотка которого подключена параллельно через быстродействующие коммутаторы на низковольтную обмотку высоковольтного и тульсного трансформатора и к крайним электродам электроразрядного преобразователя 2. Этот источник обладает значительно лучигами высокогабаритными показателями по сравнению

с устройством 1, но имеет следующие недостатки.

ЭДС высоковольтной обмотки импульсного трансформатора прикладьшается не к межэлектродному промежутку электроразрядкого преобразователя, но одновременно через бьютродействуюищш коммутатор, включенный в цепь ударный генератор-электроразрядный преобразователь, и к обмотке низковольтного ударного генератора. В случае каких-либо нарушений в работе коммутатора или срыва пробоя межэлектродного промежутка обмотка генератора оказывается под большой разностью потенциалов и возникает Згтроэа выхода ее из строя.

Относительно большие весогабаритные показатели быстродействующих коммутаторов, рассчитанных на напряжение, равное максимальной ЭДС высоковольтной обмотки трансформатора.

Цель изобретения - повышение надежности, снижения габаритов и веса установки эй счет улучшения весогабаритных показателей быстродействующих коммутаторов и устройства в целом.

Поставленная цель достигается.тем, что Biiсоковольтный импульсный трансформатор выполнен с двумя идентичными высоковольтньп ш обмотками, начала которых подключены к крайним электродам электроразрядного преобразователя, а концы к среднему электроду, причем параллельно высоковольтш 1М обмоткам и межэлектродным промежуткам электроразрадного преобразователя включены обостряющие емкости.

На фиг, I показана пркшщйиальная электрическая схема источника; ма фиг. 2 - Г1)афшси ЭДС и ударното тока в режиме внезапного короткого замыкляия генератора; иа фиг. 3 - график тока в первичной обмотке трансформатора; на фиг А - график импульса тока в .электроразрядном преобразователе. На г;рафшсах (фиг. 2-4) wt - время в электрических радианах.

f

Устройство состоит (фиг. 1) из ударного генератора 1, высоковольтного импульсного

трансформатора 2, имеющего низковолы-ную обмотку 3 и две идентичные высоковольтные

обмотки 4, бЫСТрЮДеЙСТВуИЯЦИХ КОММуТ 1ТО1ТОВ

5 и 6, электроразрядного преобразователю 7, который имеет два крайних электрода 8 и оди средний 9, обостряюищх емкостей 10 и блока управления (на фиг. 1 не показан).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии коммутатор 5 разомкнут, а коммутатор 6 замкнут. Ударный генератор 1 возбужден по иомшйльной ЭДС и работает в режиме холостого хода, так как расстояние между злектродами электроразрядного преобразователя 7 выбрано таким (эбразом

что ЭДС генератора 1 недостаточно для пробоя межэлектродного промежутка,

При переходе ЭДС генератора через нуль на положительную полуволну срабатывает коммутатор 5 и замыкает обмотку статора на низковольтную обмотку 3 трансформатора 2. Сопротивление низковольтной обмотки 3 трансформатора 2 на один-два порядка ниже сопротивления обмотки статора ударного генератора 1. Генератор работает в режиме внезапного короткого замьп ания. Кривые ЭДС ударного генератора 1 (кривая 11) и тока внезапного короткого замыкания (кривая 12) представлены на фиг. 2. Так как замыкание коммутатора 5 (фиг. 1) произведено в нуль ЭДС, то ток внезапного короткого замыкания получается максимально возможным за счет периодической составляющей. Когда ток в цепи обмотки статора достигает заданного уровня, например 0,5 амплитуды тока короткого замыкания производят разрью цепи обмотка статора - , низковольтная обможа трансформатора .коммутатором 5 (фиг. 1). Коэффициент трансформации выбран юким образом, что величины ЭДС высоковольтных обмоток 4 достаточны для пробоя своих межэлектродных промежутков электроразрядного преобразователя 7. Высоковольтные обмотки трансформатора имеют равное количество витков, которые намотаны в параллель, поэтому они находятся в одинаковых мапштных условиях. ЭДС высоковольтных обмоток находятся в фазе и плюсами прикладьшаются к крайним электродам 8 элекроразрядного преобразователя 7, а минусами к среднему электроду 9, тем самым обеспечивается локальное сосредоточение высокого напряжения только на электро,цах электроразрядного преобразователя 7. Магнитная система импульсного трансформатора 2 вьшолнена линейной. Снижение ЭДС высоковольтных обмоток вдвое ведет к уменьшению веса трансформатора на 10-15% за счет уменьшения толщины изоляции и изоляционных промежутков при прежнем объеме меди высоковольтной части трансформатора.

Обостряющие емкости 10, с момента приложения и нарастания ЭДС высоковольтных обмоток 4 на межэлектродных промежутках элекроразрядного преобразователя 7 поддерживают постоянным уровень электрической напряженности на межэлектродных промежутках, соответствующий временному значению ЭДС высоковольтных обмоток. Поэтому не имеет места затягивание прорастания лидеров в межэлектродных промежутках, что ведет к сокращению предпробойного времени и улучшению коммутационного режима быстродействующего коммутатора 5. Обостряющие емкости 10 выбираются на рабочее напряжение, соответствующее

574

максимальной ЭДС высоковольтаых обмоток 4 и емкостью в несколько десятков пикофарад. При пробое межэлектродных промежутков электроразрядаого преобразователя 7, энергия в дуговой разряд поступает как из обостряющих емкостей 10, так и из высоковольтных обмоток 4. Поступление энергии в дуговой разряд из емкостей способствует более быстрому понижению сопротивления в межэлектродных промежутках электроразрядного преобразователя 7. Ток цепи обмотка статора - низковольтная обмотка трансформатора переводится в цепь обмотка статора - электроразрядный преобразователь. Длительность импульса тока tjj в электроразрядном преобразователе принимается в пределах 200 10 с. По истечении этого времени коммутатор 5 (фиг. 1) вновь замыкает цепь обмотка статора - низковольтная обмотка трансформатора. Генератор 1 оказывается в режиме короткого замыка ния. Цепь электроразрядного преобразователя 7 обесточивается коммутатором 6. Через время паузы t, равное (150 - 2000) , в зависимости от требуемого числа импульсов тока в нагрузке, замьжается коммутатор 6 и рабочий цикл повторяется в последовательности, описанной выше. Кривые импульсов тока в цепи обмотки низкого напряжения трансформатора представлены на фиг; 3 (кривые 13). Импульсы тока в нагрузке - электроразрядном преобразователе - представлены на фиг.4 (кривые 14). Число и длительность импульсов тока в эпектроразрядном преобразователе, как и длительность пауз, задаются оператором и отрабатываются блоком управления. При частоте ЭДС ударного генератора 50 Гц можно получить 8-10 импульсов давления.

(Включение высоковольтных обмоток импульсного трансформатора на 3-х электродный электроразрядный преобразователь вьшолнено так, что крайние электроды 8, к которым подключена статорная обмотка ударного генератора, находятся под одним потенциалом. В этом случае коммутаторы 6 и 5 находятся в оптимальных условиях - с нулевой разностью потенциалов на контактах. Отсутствие высокого

напряжения на быстродействующих коммутаторах 5 и 6 позволяет снизить их рабочее напряжение в 10-20 раз, т.е. ограничить его уровнем амплитудного значения напряжения ударного генератора 1, что приводит к резкому сокращению их веса и габарнтов. Так, если коммутаторы вьшолнять на тиристорах типа Т-800-24, то число I тиристоров на одну установку уменьшится в 5 раз.

Таким образом, за счет конструктивного изменения высоковольтного импульсного трансформатора 2 и электроразрядного преобразователя 7 повышается (Надежность и снижаются вес и габариты устройства.

Формула изобретения

Источник с управляемым частотным спектром импульсов давления, состоящий из злектроразрядного преобразователя, высоковольтного импульсного трансформатора и ударного генератора, статорная обмотка которого подключена параллельно через быстродействующие коммутаторы на низковольтную обмотку высоковольтного импульсного трансформатора и к крайним электродам электроразрядного преобразователя, от-личающийся тем, что с целью повышения надежности, снижения габаритов и веса установки, высоковольтный импульсный трансформат(ф вьшалнен с двумя 1 идентичными высоковольтными обмотками, начала которых подключены к крайним электродам злектр1фазрядного преобразователя, а концы к среднему электроду, причем параллельно высоковот Т1О 1м обмоткам и межэлектродным промежуткам электроразрядного преобразователя включены обостряющие емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i. Патент США № 3356178,кл. 181-5, . опублик. 1967.

2. Авторское свидетельство СССР:по заявке № 1910436/18-25, кл. G oVv ijQ2, 24.04.73 (прототип).

f 3 S S fff 9 8

Pff. 1

6)i