Генератор импульсов тока Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

(Б ) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования квазитреугольных импульсов тока в индуктивных нагрузках, например, в электромагнитах цик лических ускорителей заряженных частиц. Известен генератор импульсов тока, содержащий накопительную конденсаторную батарею, подключенную к обмотке электромагнита через вентиль ный коммутационный узел Однако этот генератор из-за отсут ствия средств эффективного ввода эне гии имеет ограниченные функциональны возможности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является генератор импульсов тока, содержащий накопительный конденсатор, электромагнит с основной и коммутирующими обмотками, пять тиристоров с блоком управления, два диода, коммутирующий конденсатор. импульсный трансформатор и источник постоянного напряжения 2. Недостатком этого генератора является усложненная конструкция, обусловленная необходимостью размещения, на электромагните двух обмоток и соединением электромагнита с остальными элементами пятью силовыми кабеля ми. Цель изобретения - упрощение конструкции генератора. Указанная цель достигается тем, что в генераторе импульсов тока, содержащем накопительный конденсатор, обмотку электромагнита, пять тиристоров, два диода,.источник постоянного напряжения, коммутирующий конденсатор, импульсный трансформатор и источник управляющих импульсов, первый выход которого подключен к входам первого и второго . тиристоров, а второй выход - к входам третьего и четвертого тиристоров, причем анод первого тиристо3 , 961

pa соединен с катодом первого диода и первой обкладкой накопительного конденсатора, катод первого тиристора соединён с катодом второго дир да и первым выводом обмотки электромагнита,, второй вывод которой подключен к анодам первого диода и вто рого тиристора, катод которого соеинен с анодом второго диода и второй обкладкой накопительного коненсатора, анод .пятого тиристора соединен с положительным полюсом источника постоянного напряжения, а катод пятого тиристора соединен с первым выводом первичной обмотки имг пульсного трансформатора, вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к обмотке электроиагнита через третий тиристор, а второй вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через коммутирующий конденсатор подключен к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения и катоду четвертого тиристора , анод которого соединен с катодом пятого тиристора, подключенного своим входом к третьему выходу источ-, ника управляю1цих импульсов.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема генератора импульсов тока; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов на элементах гене ратора.

Генератор импульсов тока содержит накопительный конденсатор 1,коммутирующий конденсатор 2, электромагнит с обмоткой 3) импульсный трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой 5 источник 6 постоянного напряжения, тиристоры 7-11, диоды 12 и 13 и источник 1/ управляющих импульсов, первый выход которого подключен к входам тиристоров 7 и 8, второй выход - к входам тиристоров 9 и 10, а третий выход - к входу тиристора 11.

Анод тиристора 7 соединен с катодом диода 12 и первой обкладкой конденсатора 1, катод тиристора 7 соединен с катодом диода 13 и первым выводом обмотки 3, второй вывод которой соединен с анодами диода 12 и тиристора 8, катод которого соединен с анодом диода 13 и второй обкладкой конденсатора 1.

Обмотка 5 подключена к обмотке 3 через тиристор 9. Анод тиристора 11 соединен с положительным полюсом ис4

точника 6, катод тиристора 11 соё|Динен с анодом тиристора 10 и выводом обмотки i, другой вывод которой через конденсатор 2 подключен к катоду. тиристора 10 и отрицательному полюсу источника 6.

- Кроме того, на фиг. 2 показаны: ток в обмотке электромагнита 15, напряжение на накопительном конденсаторе 16, напряжение на обмотке

электромагнита 17-, напряжение на коммутирующем конденсаторе 18, ток в первичной обмотке импульсного трансформатора 19, ток во вторичной обмотке импульсного трансформатора 20, Генератор импульсов тока работает следующим образом.

В исходном состоянии конденсаторь1 1 и 2 заряжены до требуемого напряжения с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок . В момент времени f(3 (фиг. 2) на тиристоры 7 и 8 поступают запускающие импульсы и начинается разряд конденсатора 1 на обмотку 3. С этого времени формируется фронт импульса тока 15 в обмотке 3. В момент времени t (фиг, 2) поступают импульсы запуска на тиристоры 9 и 10. Напряжение конденсатора 2 через повышающий импульсный трансформатор и тиристор 9 прикладывается к обмотке 3- Это напряжение по величине больше, чем напряжение на конденсаторе 1, поэтому к тиристорам 7 и 8 прикладывается обратное напряжение. С этого момента времени (t, фиг..2) ток обмотки 3 протекает по следующему контуру : обмотка 3 - трансформатор с обмотками 5

и 4, тиристор 10 - конденсатор 2 трансформатор с обмотками t и 5, ти-ристор 9 - обмотка 3. Тиристоры 7 и 8, обесточиваясь под действием обратного напряжения, выключаются. Ток .

обмотки 3, протекая через конденсатор 2, вызывает его интенсивный перезаряд (интервал времени t на фиг. 2). Напряжение на конденсаторе 2, а следовательно, и на обмотке

ке 5 трансформатора, и на обмотке 3 электоромагнита, меняет знак и в момент времени t становится равным напряжению на конденсаторе 1, пересчитанному в контур конденсатором 2

с учетом коэффициента трансформации. С момента времени t г, напряжение к диодам 12 и 13 прикладывается в прямом направлении и они открывают5ся. Ток обмотки 3 переходит в силовой контур, и накопительный конденсатор 1 яновь начинает заряжаться, а тиристоры 9 и 10 обесточиваются и выключаются.. В момент времени t (фиг. 2) при ходит запускающий -импульс на тирис тор 11. При этом конденсатор 2 подключается к источнику 6 через обмо ку . В процессе перезаряда конденсатора 2 .через обмотку Ц происходит перемагничивание импульсного трансформатора. При спадении тока ч рез .конденсатор 2 до нуля (момент времени Т на фиг. 2) тиристор 11 выключается. В следующем цикле все процессы в схеме повторяются. В предлагаемом генераторе на эле ромагните размещена только одна осн вная обмотка, а число силовых кабелей, через которые электромагнит соединяется с остальными элемен7ами уменьшено до дЬух, что обеспечивает соответствующее упрощение конструкции устройства. Формула изобретения Генератор импульсов тока, содержащий накопительный крнденсатор, обмотку электромагнита, пять тирис.торов, два диода, источник постоянного напряжения, коммутирующий конденсато|, импульсный трансформатор и источник управляющих импульсов, первый выход которого подключен к входам первого и Btoporo тиристоров 4« а второй выход - к входам третьего и четвертого тиристоров, причем анод первого тиристора соединен с катодом первого диода и первой обкладкой накопительного конденсатора, катод первого тиристора соединен с катодом второго диода и .первым выводом обмотки электромагнита, второй вывод которой подключен,к анодам первого диода и второго тиристора, катод которого соединен с анодом второго диода и второй обкладкой накопительного конденсатора, анод пятого тиристора соединен с положительным полюсом источника постоянного нап(эяжения, а катод пятого тиристора соединен с первым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена к обмотке электромагнита через третий тиристор, а второй вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через коммутирующий конденсатор подключен к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения, и катоду четвертого тиристора, анод которого соединен с катодом пятого тиристора, подключенного своим входом к третьему выходу источ1 ника управляющих импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 663081, кл. Н 03 К 3/53, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 792561, кл. Н 03 К 3/02. 1979.