Генератор импульсов тока Советский патент 1982 года по МПК H03K3/335 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в горном деле при создании новых средств разрушения горных пород, а также во всех технических устройствах, где требуется генерация мощных периодических импульсов энергии (тока).

Известен генератор импульсов тока, содержащий силовой трансформатор, к одной из вторичных обмоток которого подключен выпрямитель для заряда накопительного конденсатора, а к другой подключена силовая цепь тиристора запуска, управление которым осуществляется от первичной обмотки трансформатора запуска, параллельно конденсатору подключена цепь, содержащая последовательно соединенные силовой тиристор и два управляемых электромагнита с железными сердечниками, обмотка одного из которых подключена- к катоду и управляющему электроду силового тиристора,, а обмотка другого - к аноду и катоду тиристора запуска, при этом между одними из разноименных полюсов помещены ферромагнитные опилки, а к другим концам полюсов железных сердечников подключена соответственно цепь анода силового тиристора и накопительного конденсатора 1.

При таком выполнении генератора для соблюдения устойчивости работы генератора в автоматическом режиме требуется обеспечить постоянное поступление ферромагнитных опилок в зону между полюсами железных сердечников, так как при каждом импульсе тока часть опилок сгорает и разлетается. Это усложняет работу устройства. Кроме того, вьщепение энер10гии конденсаторов в виде взрыва опилок не позволяет применять генератор в шахтах, опасных по газу и пыли. Также ограничивает применение генератора то, что для его работы необходим источник переменного тока.

15

Известен генератор импульсов тока, который содержит подключенные к источнику питания две параллельно соединенные зарядные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ограничительного резистора, заряд20ного тиристора и накопительного конденсатора, положительные обкладки накопительных конденсаторов соединены цепью, состоящей из двух встрешо включенных катодами друг к

другу разрядных тиристоров; катоды разрядных тиристоров через разрядное сопротивление подключены к отрицательной клемме истоника питания 2.

Однако известный генератор не может работать при последовательном включении зарядных тиристоров, что сужает- область применения генератора.

Цель изобретения - расширение области применения генератора.

Для этого в генераторе импульсов тока, содержащем подключенные к источнику питания две параллельно соединенные зарядные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ограничительного элемента, зарядного тиристора и йакопительного конденсатора, положительные обкладки накопительных конденсаторов соединены цепью, состоящей из двух встречйо включенных катодами друг к другу разрядных тиристоров, катоды разрядных тиристоров через разрядное сопротивление подключены к отрицательной клемме источника питания, между катодами зарядных тиристоров включены два посдедовательно соединенных коммутирующих конденсатора, между общими обкладками которых и положительной клеммой источника питания включены последовательно соединенные шунтирующий тиристор, включенный согласно с напряжением источника питания, и конденсатор, параллельно которому подключены последовательно соединенные катушка индуктивности, резистор и диод, включенный согласно с напряжением источника питания, в каждой зарядной цепи между отрицательной клеммой источника питания и отрицательной обкладкой накопительного конденсатора включена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых через второй диод подключена к управляющему электроду шунтирующего тиристора и через третий диод к управляющему переходу зарядного тиристора другой зарядной цепи, управляющий электрод каждого разрядного тиристора через ограничительный резистор подключен к его аноду.

На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора.

Генератор содержит подключенные параллельно истошику питания две зарядных цепи, первая из которых состоит из последовательно соединенных ограничительного элемента 1, зарядного тиристора 2 и накопительного конденсатора 3, а вторая - из ограничительного элемента 4, зарядного тиристора 5 и накопительного конденсатора 6, положительные обклад-. ки Конденсаторов 3 и 6 соединены цепью, состоящей из двух встречно включенных разрядных тиристоров 7 и 8, управляющий электрод тиристора 7 через резистор 9 подключен к

его аноду, управляющий электрод тиристора 8 через резистор 10 тикже подключен к его аноду, катоды тиристоров 7 и 8 через разрядное сопротивление 11 подключены к отрицательной клемме источника питания, катоды тиристоров 2 и 5 соединены цепью из двух последовательно включенных конденсаторов 12 и 13, между общими обкладками которых и положительной клеммой источника питания

включена цепь, состоящая из последовательно соединенных шунтирующего тиристора 14 и конденсатора 15, параллельно которому подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных катушки индуктивности 16, резистора 17 и диода 18, между отрицательной клеммой источника питания и отрицательной обкладкой конденсатора 3 включена первичная обмотка коммутационного трансформатора 19, а между отрицательной клеммой источника

питания и отрицательной обкладкой конденсатора 6 включена первичная обмотка трансформатора 20, вторичная обмотка трансформатора 19 через диод 21 подключена к управляющему переходу тиристора 14 и через диод 22

к управляющему переходу тиристора 5, а вторичная обмотка трансформатора 20 через диод 23 подключена к управляющему переходу тиристора 14 и через диод 24 к управляющему переходу тиристора 2.

Работает генератор следующим образом.

После подключения генератора к источнику питания производится запуск генератора путем поДачи открывающего импульса от внешнего источника на управляющий переход зарядного тиристора 2. Тиристор 2 открывается и начинает протекать ток по цепи; положительная клемма источника питания, элемент 1, тиристор 2, конденсатор 3, первичная обмотка трансформатора 19, отрицательная клемма источника питания. Происходит заряд конденсатора 3. В то же время происходит заряд конденсаторов 12, 13 и 6, подключенных параллельно конденсатору 3. Емкость накопительных конденсаторов 3 и 6 намного больше, чем емкость коммутационных конденсаторов 12 и 13, поэтому батарея конденсаторов 12 и 13 будет заряжена до напряжения, лишь немногим меньщего, чем напряжение на конденсаторе 3. По мере увеличения напряжения на конденсаторе 3 ток, проходящий через резистор 9 и управляющий переход тиристора 7, возрастает. Когда этот ток достигает величины тока отпирания, тиристор.7 открывается и происходит разряд конденсатора 3 по цепи, состоящеГ из положительной обладки конденсатора 3. тиристора 7, разрядного сопротивления 1 I, первичной обмотки трансформатора 19, отршигсльной обкладки конденсатора 3. В момгт этого раз59ряда во вторичной обмотке трансформатора 19 возникает импульс тока, который через диод 22 подается на управление тиристора 5 и открывает его. Этот же импульс подается через диод 21 на управление тиристора 14, который также открывается. Открытие тиристора 5 г риводит к тому, что начинает заряжаться конденсатор 6, а тиристор 2 благодаря ком мутации, осуществляемой конденсаторами 12 и 13, закрывается. Этот процесс происходит следующим образом. Открытие тиристора 5 приводит к тому, что положительный потенциал батареи конденс торов 12 и 13 прикладывается к катоду тиристора 2, а отрицательный потенциал - к аноду зтого же тиристора, т.е. к тиристору 2 прикладывается обратное напряжение. В то же время открытие тиристора 14 приводит к тому, что параллельно участку цепи, состоящему из элемента 1 и тиристора 2, подключается незаряжённый конденсатор 15, который в первые моменты после включения шунтирует тиристор 2 и элемент 1, вызывая падение пря мого напряжения на этом участке цепи. Но так как в этот же момент времени к этому же участку цепи прикладывается обратное /напряжение конденсаторов 12 и 13, то на катоде тиристора 2 появляется положительный потенциал и он закрывается. Катод тиристора 14 подключен между обкладками конденсаторов 12 и 13, что приводит к запиранию тиристора 14 после их заряда. После того, как тиристор 14 закрывается, конденсатор 15 разряжается через индуктивность 16, резистор 17 и диод 18, причем благодаря наличию индуктивности 16 и диоДа 18 конденсатор 15 перезаряжается до обратного напряжения, что способствует большей эффективности шунтирования в следующих циклах генерации импульсов. Второй цикл генерации импульсов после включения генератора происходит аналогично первому, отличие состо ит лищь в том, что энергия для импульса тока запасается в конденсаторе 6, который заря жается через тиристор 5 и элемент 4, разряд конденсатора 6 происходит при открывании тиристора 8, а управляющий импульс вырабатывается в трансформаторе 20. Третий цикл повторяет первый и т.д. Таким образом, генератор устойчиво работает в автоматическом режиме без искрового замыкания или прерывания разрядной цепи, что обеспечивает надежность и безопасность его работы в шахтных услориях, Импульсы тока периодически проходят через разрядное сопротивление 11, которое может прспставлять собой участок горной породы, разруп1:1ющейся иол воздействием электрической Л ергии. 0 Аналогичным образом генератор может быть применен для получения электрогидравлического эффекта. Для этого достаточно использовать в качестве зарядного сопротивления любой, достаточно прочный полупроводящий материал -(например, рутил, корунд), на котором возникает поверхностный разряд, и погрузить разрядное сопротивление в воду. Также генератор может быть применен во всех устройствах, где требуется надежная генерация периодических импульсов тока. Кроме того, данный генератор может работать как от источника постоянного тока, так и от источника переменного тока через выпрямитель, в то время как для работы известного необходимо наличие источника переменного тока. Формула изобретения Генератор импульсов тока, содержащий подключенные к источнику питания две параллельно соединенные зарядные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ограничительного элемента, зарядного тиристора и накопительного конденсатора, положительные обкладки накопительных конденсаторов соединены цепью, состоящей из двух встречно включенных катодами друг к другу разрядных тиристоров, катоды разрядных тиристоров через разрядаое сопротивление подключены к отрицательной клемме источника питания, отличающийся тем,. что, с целью расширения области применения генератора, между катодами зарядных тиристоров включены два последовательно соединенных коммутирующих конденсатора, между обищми обкладками которых и положительной клеммой истошика питания включены последовательно соединенные шунтирующий тиристор, включенный согласно с напряжением источника питания, и конденсатор, параллельно которому подключены последовательно соединенные катушка индуктивности, резистор и диод, включенный согласно с напряжением источника питания, в каждой зарядной цепи между отрицательной клеммой источника питания и отрицательной обкладкой накопительного конденсатора включена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых через второй диод подключена к управляющему электроду шунтирующего тиристора и через третий диод к управляющему переходу зарядного тиристора другой зарядной цепи, управляющий электрод каждого разрядного

тиристора через ограничительный резистор подключен к его аноду.

Источники информации, принятые во внимание при экспертнзе

Hh ff-Kb1.Авторское свидетельство СССР №365805, кл. Н 03 К 1/00, 1971.

гг

v/«

21 W

г

/г

41

о

13 j™

4

0

L. к

го

г;