Зарядное устройство Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

1

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, в частности к емкостным накопителям энергии и может найти преимущественное применение в автономных нестационарных импульсных системах питания, например, для исследовательских электрофизических установок.

Известно зарядное устройство емкостных накопителей энергии, содержащее привод вращения, электрический генератор, выпрямитель pj.

Однако известное устройство обладает значительным весом и габаритами.

Наиболее близким к предложенному является устройство для зарядки передвижного высоковольтного накопителя энергии, предназначенного для магнитно-импульсной установки, возбуждающей сейсмические колебания. Это устройство состоит из привода, вращающего электрогенератор переменного тока, который с помощью повысительно-выпрямительного устрой.ства, включающего силовой повышающий трансформатор и высоковольтный выпрямитель, заряжает емкостный накопитель 2. .

Недостаток данного устройства состоит в том, что повышающий трансформатор и электрогенератор имеют большой вес игабариты, которые резко возрастают с увеличением емкости накопителя энергии и напряжения, а

10 также частоты следования импульсов (т.е. увеличения зарядной мощности. Указанные недостатки существенно ограничивают возможность использования подобных схем для автономных

15 нестационарных условий, главным обра.зом, при размещении на подвижных платформах.

Цель изобретения - улучшение габаритно-экономических показателей заXрядного устройства.

Указанная цель достигается тем, что в зарядное устройство, содержащее привод, электрический генератор. токосъемники и емкостной накопитель введены управляющий коммутатор, токосъемники и источникначальной запитки, а электрический генератор выполнен в виде двух катушек, одна из которых установлена на приводе с возможностью вращения внутри другой, причем катушки посредством ток съемников электрически соединены последовательно, и через управляющий коммутатор подсоединены к емкостному накопителю, параллельно ко торому подключен источник начальной запитки. На фиг.1 показана схема устройства; на .фиг.2 - диаграмма напряжений на емкостном накопителе, В устройстве подвижная катушка 1 размещена внутри неподвижной катушки 2, причем катушки 1 и 2 изменяют свое взаимное положение при вращении катушки 1 с помощью привода 3. Электрические катуш ки 1 и 2 соединены между собой последовательно при помощи токосъемни ков 4 и 5 и при, помощи управляющего коммутатора 6, (например, тиристорно го) подсоединяются к емкостному накопителю 7 соединенному также с источником 8 начальной запитки. Работа устройства осуществляется следующим образом. Зарядка емкостного накопителя энергии основана на извёстном принципе параметрического резонанса. Источник 8 начальной запитки заря)хает емкостной накопитель 7 до некоторого начального напряжения при закрытом управляющем коммутаторе 6. За тем производится раскручивание приводом 3 подвижной катушки 1 до задан ных оборотов. Управляющий коммутатор 6 включает зарядную цепь, в результате чего на емкостном накопителе 7 возникает переменное возрастающее по амплитуде напряжение (фиг.2|. При достижении заданной амплитуды напряжения , в момент перехода зарядного тока через.ноль или близкий к нему, управляющий коммутатор 6 закрывается и отключает зарядную цепь в результате чего емкостный накопитель 7 оказывается заряженным до необходимого напряжения. Процесс зарядки емкостного накопителя осуществляется за счет изменения индуктивности заряднойцепи. В зарядной цеп при вращении катушки 1 относительно катушки 2 происходит изменение индуктивности цепи L по закону, близкому к L(t) LO +U Ь5 пСОо1,где LQ - сумма собственных индуктивностей кагушек 1 и 2. Частота вращенияСО катушки 1 в этом случае примерно равна удвоенной частоте собственных колебаний контура, определяемой как (главный демультипликационный резонанс) . По сравнению с известным в предложенном зарядном устройстве отсутствуют высоковольтный трансформатор и выпрямительное устройство, имеющее значительный вес и габариты, особенно- при больших емкостных накопителях энергии, высоких напряжениях и малых временах заряда. Таким образом, данное зарядное устройство имеет значительно меньшие вес и габариты по отношению к известным устройствам, что значительно расширяет возможности и области применения нестационарных автономных высоковольтных емкостных наполнителей энергии. Согласно проведенным расчетам вес и габариты зарядного устройства по сравнению с известными устройствами уменьшаются на 30-501. Формула изобретения Зарядное устройство, содержащее последовательно установленные привод, электрический генератор, токосъемники и емкостный накопитель, отличающееся тем, что, с целью улучшения габаритно-экономических показателей, в него введены управляющий коммутатор и источник начальной запитки, а электрический генератор выполнен в виде двух катушек, одна из которых установлена на приводе с возможностью вращения внутри другой, причем катушки посредством токосъемников электрически соединены последовательно, и через управляющий коммутатор подсоединены к емкостному накопителю, параллельно которому подключен источник начальной запитки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Заявка ФРГ № , кл. Н 03 К 3/53, 1971. 2. Электрическая аппаратура и электрическая изоляция. М., Энергия, 1970, с. 62-66 (прототип).