Устройство для заряда накопительного конденсатора (его варианты) Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсным источникам питания и может быть использовано для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов.. Известно устройство для:заряда накопительного конденсатора, содар-:жащее положительную и отрицательную клемма для подключения накопительного конденсатора, три входных клемм |Для соединения с трехфазным источником переменного тока, три промежуточных конденсатора и выпрямительный блок, выполненный на шести диодах, между входными клеммами уст ройства и мостового выпрямителя вклю чены промежуточные конденсаторы, осу ществляющие ограничение тока заряда а накопительный конденсатор подключен к выходным клеммам устройства fl Данное устройство отличается высоким КИД заряда, но характеризует ся невысокими удельными показателями, поскольку максимальная величина напряжения, до которого заряж ается накопительный, конденсатор, не превосходит амплитуды линейного напряжения источника питания, а кроме тог она содержит большое число элементов. Все это снижает удельные массогабаритные показатели устройства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее две входные клеммы для подключения фазовой обмотки источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для соединения с заряжаемым накопительным конденсатором, зарядный диод и диодно-конденсаторную цепочку, состоящую из последовательно соединенных диода и дозирующего конденсатора, подключенные к входным клеммам устройства, к точке соединения конденсатора и катода диода подключен анод зарядного диода, катод которого образует положительную выходную клемму, отрицательная клемма соединена с входной клеммой, связанной с анодом диода Г2. . Известное устройство отличается большой простотой, ко характеризуется относительно низкой скоростью передачи энергии, так как передает в накопительный конденсатор за период изменения питающего -напряжения только один зарядный импульс, энергия которого целиком проходит также через дозирующий конденсатор. Это приводит к ухудшению массо-габаритных показателей устройства в целом. Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей устройства-путем увеличения скорости передачи энергии источника пере.менного тока. Поставленная цель достигается тем что устройство для заряда накопительного конденсатора (вариант 1) , содержащее две входные клеммы для подключения фазовой обмотки источника переменного, тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для соединения с заряжаемым накопительным конденсатором, зарядный диод и диодно-конденсаторную цепочку, сос тоящую из последовательно соединенны диода и дозирующего конденсатора, ко торая подключена к входным клеммам у ройства, а к точке соединения катода диода и конденсатора этой цепочки подключен анод зарядного диода, катод которого соединен с положительно выходной клеммой, снабжено дополнительным диодом и токоограничивающим линейным дросселем, а источник переменного тока выполнен трехфазным и его фазовые обмотки соединены по схе ме звезда с нейтралью, вывод которой подключен к входной клемме, соединенной с дозирующим конденсатором, вторая фазовая обмотка трехфазного источника через токоограничивающий линейный дроссель подключена к отрицательной клемме устройства, а треть фазовая обмотка - к аноду дополнител ного диода, катод которого подключен К точке соединения дозирующего конденсатора и анода зарядного диода. Кроме того, поставленная цель дос тигается тем, что устройство для заряда накопительного конденсатора (ва риант 2) , содержащее две входные кле 1 для подключения фазовой обмотки источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные кле мы для соединения с заряжаемым накопительным конденсатором, зарядный диод и диодно-конденсаторную цепочку, состоящую из последовательно сое диненных диода и дозирующего конден сатора, которая подключена к входны клеммам устройства,а к точке соединения катода диода и дозирующего конденсатора этой цепочки подключен анод зарядного диода, катод которог подключен к выходной положительной клемме, дополнительно снабжено диод но-конденсаторной цепочкой и зарядным диодом, а источник переменного тока вьтолнен трехфазным, фазные обмотки которого соединены в звезду, которая выводом нейтрали подключена к анодам вентилей обеих цепочек, при этом второй фазной обмотки подключен к Ьвободной обклгш е конденсатора дополнительной венильно-конденсаторной цепочки, а вывод третьей фазной обмотки - к отицательной выходной клемме, анод ополнительного зарядного диода подключен к точке соединения катода иода и конденсатора дополнительной цепочки, а катод соединен с положительной выходной клеммой. На фиг.1 представлена электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсатора (вариант 1); на фиг.2 - то же, (вариант 2). Устройство содержит (вариант i) четыре входные клеммы 1, 2, 3 и 4 для подключения трехфазного источника с выведенной нулевой точкой, положительную 5 и отрицательную б выходные клеммы для соединения с заряжаемым накопительным конденсатором 7, диодно-конденсаторную цепочку, состоящую из последовательно соединенных диода 8 и дозирующего конденсатора 9, подключенную к входным клеммам 1 и 4 устройства. К точке соединения конденсатора 9 и катода диода 8 подключен анод зарядного диода 10, катод которого образует положительную выходную клемму 5, между входной клеммой 2 и отрицательной входной клеммой 6 включен токоограничивающий линейный дроссель 11, третья входная клемма 3 соединена с анодом диода 12, катод которого подключен к катоду диода 8. Устройство (вариант 2) содержит четыре входные клеммы 13, 14, 15 и 16 для подключения трехфазного источника переменного тока, обмотки которого соединены по схеме звезды с нейтралью и две диодно-конденсаторные цепочки, состоящие из диода 17, конденсатора 18, диода 19 и конденсатора 20. Аноды диодов 17 и 19 подключены к клемме 16, а их катоды соединены с обкладками конденсаторов 18 и 20 соответственно, которые через зарядные диоды 21 и 22 подклю {е.ны к положительной выходной клемме 23, вторые обкладки конденсаторов 18 и 20 подключены к входным клеммам 13 и 14, входная клемма 15 соединена с отрицательной выходной клеммой 24, накопительный конденсатор 25 подключен к выходным клеммам 23 и 24. . Работа устройства (.вариант 1) происходит следующим образом. Будем считать, что в исходный момент времени напряжение фазовой обмотки, подключенной к клемме 3, равно нулю, а напряжение фазовой обмотки, подключенной к клемме 1, отрицательно. При этом линейное напряжение этих фазовых обмоток имеет максимальное значение и к клемме 1 приложен положительный потенциал. Тогда под действием линейного напряжения этих фазовых обмоток происходит заряд накопительного конденсатора 7. Ток заряда в этой цепи ограничивается индуктивным-сопротивлением линейного дросселя 11. В дальнейшем начинается процесс заряда дозирующего конденсатора 9. Заряд этого конденсатора прекращается через 90 эл.град. Одновременно происходит уменьшение линейного напряжения упбмянутых фазовых обмоток и увеличение линейного напряжения фазовых обмоток, подключенных к клеммам 2 и 3. Когда линейное напряжение указанных фазовых обмоток становится достаточно большим, заряд накопитель ного конденсатора 7 осуществляется о этих фазовых обмоток. Через 60 эл.гр от начала отсчета напряжение фазовой обмотки, подключённой к клемме 2, становится равным ну.пю, а затем начи нает возрастать. В этом случае к кле ме 4 приложен положительный потенциал, а к клемме 2 - отрицателы ый. При этом происходит суьФ1ирование- нап ряжений фазовой обмотки, подключенно к клемме 2 и дозирующего конденсатора 9, и заряд накопительного конденсатрра 7. Описанный процесс происходит до тех пор, пока напряжение на накопительном конденсаторе 7 не достигнет амплитуды линейного напряжения источника переменного тока. Начи ная с этого момента времени прекращается непосредственный заряд накопительного конденсатора 7 линейным напряжением фазовых обмоток источник переменного тока. Зарядный импульс в этом случае Формируется только при суммировании напряжения дозирующего конденсатора 9 и фазовой обмотки, подключенной к клемме 2, постепенно доводя уровень напряжения на накопительном конденсаторе 7 до удвоенного значения амплитуды фазного :напряжения источника переменного тока. Работа устройства (варинт 2) прои ходит следующим образом. При рассмотрении электромагнитных процессов в устройстве, в целях упро щения, рассмотрим его работу в режим холостого хода, т.е. при отключенном .накопительном конденсаторе 7. Пусть в исходный момент времени, напряжение фазной обмотки,-приложенное к клеммам 13 и 16, равно нулю и в последую щие моменты времени возрастает и по.ложительным потенциалом приложено к клемме 16, а напряжение, фазной обмотки, приложенное к клеммам 14 и 16 положительным потенциалом приложено к клемме 14. Тогда через 90 эл.град. до фазного напряжения заряжается конденсатор 18, а через 300 эл.град. линейное напряжение, приложенное к клеммам 13 и 15, достигает максимума и положительным потенциалом прила ается к клемме 13, при этом к накопительному конденсатору 25 прилагает- , ся суммарное напряжение конденсатора 18 и линейное напряжение фазных обмоток источника, что формирует зарядный импульс тока. Аналогичные процессы по заряду . конденсатора 20 протекают в цепи фазной обмотки, подключенной к клеммам 16 и 14. Напряжение заряжённого конденсатора 20 суммируется с линейным напряркением источника, приложенным к клемам 14 и 15, что обеспечивает формирование второго зарядного импульса тока. Все процессы, протекакхцие в этсй части электрической схемы, сдвинуты по фазе на 120 эл. град. При подключении к выходным клекмам устройства разряженого накопительного конденсатора, кроме указанных цепей формирования зарядного импульса ток в накопительный конденсатор также проходит по другим цепям, которые проводят ток заряда накопительного конденсатора, пока напряжение на нем не достигнет величины, равной амплитуде фазного напряжения. Формула изобретения -л . 1. Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее две входные клеммы для подключения фазовой обмотки источника переменного тока, (Положительную и отрицательную выходные клеммы для соедивекия с заряжаекым накопительным конденсатором, зарядный диод и диодно конденсаторную цепочку, состоящую из последовательно соединенных диада и дозируняцего конденсатора, которая подключена к входным клем14акз устройства, а к точке соединения катода диода и конденсатора этой цепочки подключен анод зарядного диода, катод которого соединен с положительной выходной клеммой, отличающееся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей устройства, оно снабжено дополнительньм диодсм и токоограничивёиощим линейньвл дросселем, а источник переменного тока выполнен трехфазным и его фазовые обмотки соединены по схеме звезда с нейтралью, вывод которой подключен к входной клемме, соединенной с дозирующим коненсатором, вторая фазовая обмотка трехфазного источника через токооганичивсиощий линейный дроссель подлючена к отрицательной клемме устойства , а третья фазовая обмотка аноду дополнительного диода, катод оторого подключен к точке роединеия дозирующего конденсатора и аноа зарядного диода. 2. Устройство для заряда накопи- . ельного конденсатора, содержащее .

две входные клеммы для подключения фазовой обмотки источника переменного тока, положительную и отрицательную выходные клеммы для соединения с заряжаемым накопительным конденсатором, зарядный диод и диодно-конденсаторную цепочку, состоящую из последовательно соединенных диода и дозирующего конденсатора, которая подключена к входным клеммам .устройства, а к точке соединения катода диода и дрзирующего конденсатора этой цепочки подк.пючен анод зарядного диода, катод которого соединен с выходной положительной клеммой отличающееся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей устройства, оно дополнительно снабжено диодно-конденсаторной цепочкой и зарядным диодом, а источник переменного тока выполнен .трехфазным, фазные обмотки которого

соединены в звезду, которая выводом нейтрали подключена к анодам вентилей обеих цепочек, при зтом вывод второй фазной обмотки подключен к свободной обкладке конденсатора дополнительной вентильно-конденсаторно цепочки, а вывод третьей фазной обмотки - к отрицательной выходной клеме, анод дополнительного зарядного диода подключен к точке соединения катода диода и конденсатора дополнительной цепочки, а катод соединен с положительной выходной клеммой.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Поляшов Л.И. Метод анализа процесса заряда емкоЪтного накопителя энергии от ге«ератора переменного тока. - Электричество, 1973,

№ 12, с.38.

2.Патент Японии № 35-14448, кл.501 12, 1960 (прототип).

tput.l