Генератор импульсов напряжения и тока Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к электротехническим устройствам, формирующим импульсы высокого напряжения в разрядном промежутке объекта (нагрузке) и обеспечивающим 6 последующем проте хание через него больших токов. Известны генераторы импульсов высокого напряжения и тока, состоящих из генератора импульсов высокого напряжения по схеме Аркадьева-Мар са или импульсного трансформатора и мощного генератора импульсных токов подключаемых паралле.пьно к объекту через разрядники l. Недостатками таких генераторов являются наличие множества искровых промежутков, в которых рассеивается значительная часть энергии генерато ра импульсов тока, кроме того, при использовании генератора для разрушения горных пород, у которых временные характеристики пробоя изменя ются, сложно и даже невозможно настроить разрядники для непрерывной работы генератора. Известен также генератор, в кото ром введена управляемость подключения мощного накопителя генератора и пульсов тока к разрядному промежутку объекта 2. Недостатком такого генератора является то, что уровни напряжений генераторов импульсов напряжения и импульсов тока отличаются не более чем в 5-10 раз, что значительно ограничивает область применения, и в частности делает практически невозможным применение таких генераторов в технологических установках предназначенных для разрушения горных пород в полевых условиях. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор импульсов напряжения и тока содержащий импульсный трансформатор с сердечником, причем к первичной обмотке импульсного трансформатора последовательно подключены накопитель генератора импульсных напряжений и коммутатор, и включенные последовательно накопите.пь генератора импульсов тока и разрядный промежуток объекта. Подключение генератора импульсов тока к объекту не зависит от временных характеристик пробоя разрядного промежутка объекта ив нем отсутствуют сложные элементы ЗJ. Однако индуктивность импульсного трансформатора увеличивает импеданс разрядного контура, уменьшает амплитуду тока и увеличивает время выделения энергии. Кроме этого соотношения уровней напряжения генераторов импульсов тока и напряжения ограничено из-за того, что при повьниении напряжения генератора импульсов напряжения увеличивается индуктивнос вторичной обмотки импульсного трансформатора

Это является существенным недостаком описанного генератора,

Цель изобретения - увеличение амплитуды тока 3 разрядном промежутке объекта и сокращение длительности выделения энергии э нем.

Указанная цель достигается тем, что в генераторе импульсов напряжени и тока, содержащем импульсный трансформатор с сердеччиком, причем к первичной обмотке иг%тульсного трансформатора последовательно подключены накопитель генератора импульсных напряжений и коммутатор, и включенные последовательно накопитель генератора импульсов тока Л разрядный про 1ежуток объекта, вторичная обмотка импульсного трансформатора выполнена в виде двух частей, начала и концы которых объединены и подключены соответственно к свободной обкладке накопителя генератора импульсов тока я к свободному выводу разрядного промежутка объекта, части вторичной обмотки расположены на кернах или ярме Ш-образного сердечника симметрично относительно центрального керна, а на центральном керне Ш-образного сердечника расположена первичная обмотка импульсного трансформатора.

Кроме этогр в генераторе импульсов напряжения и тока накопитель генератора импульсов тока включен синфазно по напряжению со вторичной обмоткой шлпульсного трансформатора.

Кроме этого в генераторе импульсов .напряжения и тока центральный керн Ш-образного сердечника импульсного трансформатора выполнен с воздушным -зазором.

На чертеже изображена схема предлагаемого генератора импульсов напряжения и тока.

Накопитель 1 генератора импульсов напряжений через коммутатор 2 подключен к первичной обмотке 3 импульсного трансформатора, расположенной на центральном керне Ш-образного сердечника 4, накопитель 5 генератора импульсов тока подсоединен к разрядному промежутку объекту б через две части вторичной обмотки 7 и 8 , которые размещены на кернах или ярме Ш-образного сердечника импульсного трансформатора симметрично относительно центрального керна.

Генератор работает следуклдим образом.

Накопители 1 и 5 генераторов импульсов напряжения и тока заряжены до напряжения U и U2. При срабатывании коммутатора 2 напряжение генератора импульсов напряжения накопителя 1 и прикладывается к обмотке 3, при этом ток i создает поток Ф , который раздваиваясь в кернах til-образного сердечника импульсного трансформатора 4, наведет в частях вторичной обмотки.7 и 8 одинаковые напряжения относительно точек соединений обмоток. К одной из этих точек присоединен накопитель генератора импульсов тока 5, а к другой - разрядный промежуток объекта 6. Напряжение, наведенное в частях вторичной обмотки импульсного трансформатора, пробивает рабочий промежуток объекта 6. Как только цепь разряда накопителя генератора импульсов тока замыкается, потечет ток ig. Так как относительно токов i части обмотки 7 и 8 включены встречно, то создаваемы токами потоки Ф. направлены встречно и взаимно уничтожаются, в связи с этим индуктивность частей вторичной обмотки импульсного трансформатора при протекании токов i равна нулю

или близкафк нулю, так к;

как индуктивность L -f , а Ф, О. , - V2. и. В этом случае импеданс контура мал, развивается большой ток, уменьшается время вьаделения энергии накопителя генератора импульсов тока.

Потоки ,jno центральному керну пойти не могут по следующей причине: намагничивакедая сила F 2 велика так как Wj. (число витков во вторичной обмотке) и iu велики,и намагничивакхвие силы частей вторичной обмотки складываясь в центральном керне сердечника, приведут его в насыщение,По остальнь « путям потоки компенсируюься, поэтому общий поток почти равен О и намагничивакадие силы не приводят керны сердечника в насыщение.

Кроме того, компенсация магнитных дотоков, создаваег-взк частями вторичной обмотки импульсного трансформатора, приводит к значительному ослаблению электродинамических уси.лий, действующих на витки вторичной обмотки.

Генератор импульсный токов включается синфазно по напряжению с частями вторичной обмотки для того, чтобы при протекании токов они насыщали центральный керн сердечника, в этом случае при передаче импульса напряжения получается двойное приращение индукции. Это позволяет передавать большую площадь импульсов от накопителя генератора импульсов напряжения.

При использовании п эедлагаемого генератора в слаботочной технике для увеличения магнитных сопротивлений