Генератор квазитреугольных импульсов тока Советский патент 1981 года по МПК H03K4/06 

(54) ГЕНЕРАТОР КВАЗИТРЕУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

ТОКА

I

Изобретение относнтся к импульсной технике и может быть использовано для формирования квазитреугольных импуль- сов тока в индуктивных нагрузках, напри,мер в электромагнитах индукционных ускорителей заряженных частиц.

Известен генератор квазитреугольных импульсов тока, который содержит накопительную конденсаторную батарею, присоединенную к основной обмотке электромагаита через вентильный коммутационный узел, коммутирующую обтмотку со ней точкой, вьшоды обмотки связаны между собой через согласно включенные тиристоры коммутации, коммутирующий конденсатор, присоединенный между средней точкой коммутирующей обмотки и общей точкой тиристоров. Коммутирующие обмо-гки работают поочередно, в зависимости . от Полярности напряжения на коммутирующем конденсаторе

Однако в известном генераторе режим работы коммутирующего конденсатора двуполярный, что приводит к уменьшению надежности всего устройства в цепом, Фак как долговечность конденсаторов, рЕкботающих в режиме перезаряда меньше, чем у конденсаторов, работающих в однопопярном режиме (без перезаряда),

Цель изобретения - повышение наденоности генератора.

Для достижения цели в генераторе квазв

10 треугольных импульсов тока, содеркащем накопительную конденсаторную батарею, присоединенную к основной обмотке электромагнита через вентальньй комМу тационньй узел, коммутирующую обмооку

15 электромагаита, ключ, конденсатор, крм мутирующая обмотка электромагнита, ключ, конденсатор, источник постоянного напрвжения включены последовательно, паралпюльно,.конденсатору включен днод в направ20лении, обратном полярности источника постоянного напряжения, параллельно конден сатору дополнительно включен тиристор в направлении, обратном включении диода. При указанном конструктивном построении генератора KD I Iyтиpyюlций конденсач тор работает в однополярном режиме. На фиг, 1 представлено принципиальную электрическую схему генератора; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов на элементах генератора и магнитный поток в электромагните. Генератор содержит накопительную кон денсаторную батарею 1, вентильный коммутационный узел 2, элекгромагниг 3,- основную обмотку 4, электромагнита, коммутирующую обмотку 5 электромагнита, ключ 6, источник 7 постоянного нйпряжения, конденсатор 8, диод 9, тиристоры 10 и 1.1 коммутационного узла 2, диоДы 12 и 13 коммутационного узла 2, тиристор 14. На фиг. 2 представлены следующие эпюры: 15 - ток в основной обмотке 4 электромагнита, 16 - напряжение на основной обмотке 4 электромагнита, 17 напряжение на накопительной конденсатор ной батарее 1, 18 - ток в коммутиру1о щей обмотке 5, 19 - напряжение на комк утирующем конденсаторе 8, 2U - ма нитный поток в электромагните 3. . В исходном состоянии батарея 1 заряжена до требуемого напряжения с полярностью указанной на фиг. 1. Напряжение на конденсаторе 8 в исходном состоянии равно нулю. С приходом управляющих импульсов (момент времени-to, фиг. 2) на тиристоры 10 и 11 узла 2 начинается колебательньй разряд батареи 1 на основную обмотку 4 электромагнита 3.При этом формируется импульса тока , В момент времени t поступает запускающий импульс на ключ 6 фиг. 2 . Напряжение источника 7 прикладьюается к обмотке 5 и транспортируется в основную обмотку 4 величиной , большей остаточного напряжения на батарее 1. К тиристорам 10 и 11 прикладьюается обратное напряжение. Ток основной обмотки 4 электромагнита 3 перехватывается обмотг кой 5, а тиристоры 10 и 11 обесточиваются , и под действием обратного напряжения выключаются. Поскольку ток в обмотке 5 (18, фиг. 2) резко во астает то начинается интенсивный заряд конденсатора 8 с полярностью, указанной на фиг, . 1 в скобках. При протекании тока об мотки 5 (18, фиг. 2) через источник 7 происходит ввод энергии, компенсирующий потери энергии в генераторе за импульс, В момент времени-Ь фиг. 2) напряжение на конденсаторе 8 становится равным на- пряжению источника 7 плюс остаточное напряжение на батарее 1, пересчитанное в в обмотку 5. С этого момента напряжение к Диодам 12 и 13 прикладьшается в прямом направлении, и они открьшаются. Ток из обмотки 5 переходит в обмот1ку 4, батарея 1 начинает заряжаться нагфяжением прежней полярности . За счет энергии, накопленной в индуктивности раосеяния коммутирующего контура, напряжение на конденсаторе 8 изменяется быстрее, чем напряжение на батарее 1, пересчитанное в обмотку 5. Вследствие этого ключ 6 в момент времени -tn (фиг. 2) обесточивается и под действием обратного напряжения выключается. С момента времени -с« по (фиг. 2) энергия магнитного поля электромагнита 3 возвращается в батарею 1, и в это время формируется срез импульса тока (15, фиг. 2). В паузе между импульсами тока поступает запускающий импульс на ключ 6 и начинается колебательный разряд кон- денсатора 8 по цепи конденсатор 8 - обмотка 5 - ключ б - источник 7 - конденсатор 8. При разряде конденсатора 8 до нуля открьюается диод 9 и конденса ор 8 щунтируется диодом, исключающим перезаряд конденсатора. При этом энер i .. . гия, запасенная в магнитном поле, поступает в источник 7 по цепи обмотка 5 ключ 6 - источник 7 - диоД 9 - обмотка 5. После разряда конденсатора 8 до нуля, схема готова к следующему циклу работы, в котором все процессы повторяются. В индукционных ускорителях заряженньк частиц, с целью улучщения условий захвата в ускорении частиц, в некоторых случаях желательно, чтобы магнитное поле в процессе захвата частиц нарастало медленнее, чем в процессе ускорения (дефорсировка магнитного поля). В описанной схеме генератора легко осуществить дефорсировку магнитного поля. Для этой цели достаточно ввести тиристор 14. Для дефорсировки магнитного поля в момент времени (2О, фиг, 2) поступают запускающие импульсы на ключ 6 и тир истор 14, Напряжение источника 7 прикладывается к обмотке 5, при этом происходит линейное нарастание тока в обмотке 5, В момент-Ьр (20, фиг, 2), когда произошел захват частиц в ускорение, поступают запускающие импульсы на тиристоры 1О и 11. Напряжение батареи 1 трансформируется в обмотку 5 величиной, боль|шей, чем. напряжение источника 7. К кгаочу 6 и тиристору 14 прикпадьшается обратное напряжение. Ток обмотки 5 переходит в обмотку 4, ключ 6 и тиристор 14 обесточиваются и под действием обратного напряжения выключаются. Таким образом,коммутирующий конденсатор работает в однопопярном режиме, что повышает надежность генератора. Формула изобретения . 1. Генератор квазитреугольных импульсов тока, содержащий накопительную кон- денсаторнуто батарею, присоединенную к основной обмотке электромагнита через вентильньй коммутационный узел, коммутирую щую обмотку электромагнита, ключ, конденсатор, отличающийся тем, что с нелью повьшения надежно.сти генератора, коммутирующая обмотка элекоромагннта ключ, конденсатор, нсточввк постоянного напряжения шслючены поспедоватещло, параллельно конденсатору веаао н диод в направлении, обратном попярносга воточника постоянного напряженгя. 2. ГенератоЕ по п. 1, о в i{ а ющ и и с я тем, что,с целью шфорсвроа ки магнитного поля, парал1юш но ксждвнсатору дополнительно включен тц)встор в направлении, обратном включвншо дво да. Источники информацвв, принятые во внимание при экспертное 1,, Авторское свидетельство СССР М 663081 кл.Н 03 К 4/06,1977 (прототип).

ш