SU1432741A1 - Формирователь импульсов тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в технике физического эксперимента , в электрофизической аппаратуре, в ускорител х зар женных частицv Целью изобретени   вл етс  повышение КПД и надежности работы. Устройство содержит вентили 1-6, источник 7 переменного напр жени , дроссели 8, 15 и 16,нак6пительньй конденсатор 9, обмотки 10 и 14 возбуждени , блок 11 управлени , вентили 12 и 13. Блок 11 содержит выпр митель 17, источник 18 опорного напр жени , компаратор 19, инвертор 20, формирователи 21 и 22 управл ющих импульсов. В устройстве реализован перевод конденсатора в режим частичного перезар да, что позвол ет в 2-, 5 раза уменьшить потери в его диэлектрике и на 20-30% увеличить КПД генератора. Выполнение обмотки возбуждени  электромагнита из двух частей и предложенное подключение источника переменного напр жени  позвол ют в два раза снизить напр жение на вьшодах обмотки по отношению к обш;ей шине. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (О (Л

Description

«liik

СО

4;

Изобретение относитс  к импулт сной электротехнике и может быть использовано в технике физического экспери- MBifTa, в электрофизической аппаратуре , в ускорител х зар женных частиц.

Цель изобретени  увеличение КДП и повьшение надежности работы.

На фиг,1 изображена электрическа  блок-схема формировател ; на фиг.2 - временные диаграммы работы.

Формирователь импульсов тока содержит шесть вентилей 1-6, источник 7 переменного напр жени , первый дроссель 8, накопительный конденсатор 9, первую обмотку 10 возбуждени , блок 11 управлени , катод первого вентил  1 соединен с анодом второго вентил  2 и подключен через последовательно соединенные первый дроссель 8 и источник 7 переменного напр жени  к катоду третьего вентил  3 и аноду четвертого вентил  4, аноды п того и шестого вентилей 5 и 6 соединены между собой через накопительньй конденсатор 9, управл ющие входы пер- .вого, второго и п того вентилей соединены с первым, вторым., и третьим выходами блока управлени  соответственно , первьй и второй входы которого соединены с первой и второй шинами источника 7 переменного напр жени , аноды первого и третьего вентилей соединены между собой и подключены к началу первой обмотки 10 возбуждени , седьмой и восьмой вентили 12 и 13, вторую обмотку 14 возбуждени , второй и третий дроссели 15 и 16, конец первой обмотки 10 возбуждени  соединен со средней Точкой второго дроссел  15, включенного между катодами п того и шестого Вентилей 5 и 6, аноды которых подключены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой через Третий дроссель 16, средн   точка которого подключена через вторую обмотку 14 возбуждени  к катодам второго и четвертого вентилей 2 и 4, управл ющий вход восьмого вентил  соединен с четвертым выходом блока 1 управлени .

Блок 11 управлени  содержит выпр митель 17, источник 18 опорного напр жени , компаратор 19, инвертор 20 и первый и второй формирователи 21 и 22 управл ющих Т1мпульсов, первый и второй ВХОДЫ: Выпр мител  17 подклю

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чены к сс)ответствующ -гм входам блока 11 управлени ,вь ход выпр мител  17 соединен с первым входом компаратора 19, второй вход которого подключен к источнику 18 опорного напр жени , а выход - к входу первого Аормирова- тел  21 управл ющих импульсов и через инвертор 20 к входу второго формировател  22 управл ющих импульсов, первый и второй выходы первого и второго формирователей 21 и 22 управл ющих импульсов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока 11 управлени .

Формирователь работает следующим образом.

Пусть к моменту времени t (фиг.2) накопительный конденсатор 9 зар жен до амплитудного напр жени , пол рность которого, а также пол рность напр жени  источника 7 соответствует показанным на фиг.1 (без скобок ) . В данньй момент времени выходное напр жение выпр мител  17 (фиГс2а) сравниваетс  с опорным, вы- рабатьтаемым источником 18 (фиг.26), компаратор 19 переключаетс  в состо ние с низким выходным напр жением, на вькоде инвертора 20 (фиг.2г) скач- ком по вл етс  высокий уровень напр жени , которьй запускает формирователь 22 импульсов (фиг.2д). Выходные импульсы формировател  22 поступают на управл ющие входы вентилей 3 и 5, и они отпираютс . Начинаетс  разр д конденсатора на обмотку возбуждени  электромагнита. Ток разр да замыкаетс  по цепи: положительна  обкладка конденсатора 9, вентиль 5, дроссель 15, обмотка 10 возбуждени , вентили 3 и 4, обмотка 14 возбуждени , дроссель 16, вентиль 13, отрицательна  обкладка конденсатора 9 (фиг.2е). Под действием этого тока дроссели 15 и 16 насыщаютс , материал их маг- нитопроводар обладающий пр моугольной петлей гистеризиса,переводитс  в состо ние с индукцией -В. В момент времени t напр жение выпр мител  17 вновь сравниваетс  с опорным (источник 18), компаратором 19 переключаетс  в состо ние с высоким выходным уровнем и запускает формирователь 21 импульсов (фиг.2в). Выходной импульс формировател  отпирает управл емый вентиль 2, и по вл етс  ток источ- ника переменного напр жени , -гамыкаю-

щийс  по цепи: источник 7, дроссель 8, вентили 2 и 4, источник 7 (фиг.2ж В момент времени t напр жение конденсатора 9 мен ет знак (пол рность обозначена на фиг.1 в скобках) и начинает прикладыватьс  через неуправл емые вентили 6 и 12 к обмоткам дросселей 15 и 16 насьщени , вызыва  размагничивание материала их магнито провода. К моменту времени t дроссели насьщаютс  (индукци  становитс  равной +Bg), конденсатор 9 подключаетс  к управл емым вентил м 5 и 13 в запирающем направлении, вентили 5 и 13 запираютс , и ток электромагнита переводитс  в неуправл емые вентили 6 и 12, замыка сь по цепи: положительна  обмотка конденсатора 9, вентиль 6, дроссель 15, обмотка 10 возбуждени , вентили 3 и 4, обмотка 14 возбуждени ,, дроссель 16, вентиль 12, отрицательна  обкладка конденсатора 9. Ток конденсатора 9 с момента t скачком мен ет знак, и напр жение по мере зар да приобретает исходную пол рность, обозначенную на фиг.1 без скобок.

Через неуправл емый вентиль 4 протекает разность тока обмотки 14 возбуждени  электромагнита и тока ис

точника 7, т.е. 1 Ig

-t4

В

момент времени t „ величина этой разности становитс  равной нулю, вентиль 4 запираетс  и на интервале tg-tg включенные последовательно дроссель 8 и обмотки 10 и 14 электромагнита передают накопленную в них энергию конденсатору 9. Их ток замыкаетс  по щепи: положительна  обкладка конден- юатора 9, вентиль 3, дроссель 15, обмотка 10 возбуждени , вентиль 3, источник 7, дроссель 8, вентиль 2, обмотка 14 возбуждени , дроссель 16, вентиль 12, отрицательна  обкладка конденсатора 9, -В момент времени tg ток- указанной цепи уменьшаетс  до нул , а конденсатор 9 зар жаетс  до максимального напр жени  исходной пол рности . В дальнейшем выходное напр жение выпр мител  17 вновь становитс  равным опорному, что приводит к Следующему включению управл емых вентилей 5 и 13. В схеме протекают процессы, аналогичные рассмотренным. с тем отличием, что формирователь 21 импульсов в момент t отпирает управл емый вентиль 1, на интервале t,(,-t ток источника замыкаетс 

по цепи: источник 7, вентили 3 и 1, дроссель 8 и источник 7, а после равенства тока обмоток 10 и 14 электромагнита и тока источника 7 (момент ) вентиль 3 запираетс  и до момента t окончани  ток провод т вентили 1 и 4.

Приравнива  дл  установившегос  режима энергию, тер ем } то в элементах генератора за один ргмпульс, и энергию, потребл емую за это врем  от источника , можно получить след тощее выражение дл  амплитуды напр жени  конденсаторной батареи:

J u,4(t)i,4(t)dt, (1)

где Q - добротность контура, образованного конденсатором , вентил ми и электромагнитом;

и j (t) ,1 , (t) - напр жение и ток источника 7 на временном интервале tr-tq; 1Г 3,14;

I С g - емкость конденсатора 9,

Регулиру  величину опорного напр жени , можно в широких пределах измен ть амплитуду напр жени  на конденсаторе 9, а следовательно, амплитуду тока электромагнита и, соответственно , магнитного потока в его рабочем зазоре

При повьпиении опорного напр жени  момент tj. начала тока 1- источника смещаетс  на диаграмме вправо (вентиль 1 или 2 включаетс  позднее), а момент tq акончани  тока смещаетс  влево (иэ-за сдвига момента времени t|, т.е. из-за более раннего включени  вентилей 5 и 13). Поэтому происходит уменьшение длительности интервала ty-tg S что приводит в соот- ветствии с выражением (1), к умень- . шению напр жени . При регулировании временное расположение амплитуды тока источника по отношению к его напр жению практически не измен етс . Это обеспечивает высокое значение коэффициента мощности генератора и его 1СПД в широком диапазоне изменени  тока возбуждени  электромагнита .

Предложенное устройство по сравнению с известным обладает повьппенны- ми коэффициентом полезного действи 

к надежностью. Перевод конденсатора в режим частичного перезар да, реализованный в предложенном устройстве, позвол ет в 2,5 раза уменьшить потери в диэлектрике и на 20-30% увеличить К1Щ генератора. Выполнение обмотки возбуждени  электромагнита из двух частей и предложенное подключение источника переменного напр жени  позвол ют в 2 раза снизить напр жение на вьшодах обмотки по отношению

i к общей шине.

I

Claims (2)

1. Формирователь импульсов тока, I содержащий шесть вентилей, источник ; переменного напр жени , первый дрос сель, накопительньй конденсатор, пер ;вую обмотку возбуждени , блок уп- равлени , катод первого вентил  соединен с анодом второго вентил  и подключен через последовательно сое- .диненные первьш дроссель и источник :переменного напр жени  к катоду тре- тьего вентил  и аноду четвертого вен |тш1 , аноды п того и шестого венти- 1лей соединены между собой через на- |копительный конденсатор, управл ющие ;входы первого, второго и п того вен- ;тилей соединены с первым, вторым и I третьим выходами блока управлени  ;соответственно, первьш и второй вхо

5

тем, что, с целью увеличени  КПД и | повьшени  надежности работы, в него введены седьмой и восьмой вентили, втора  обмотка возбуждени , второй и третий дроссели, конец первой обмотки возбуждени  соединен со средней точкой второго дроссел ,, включенного между катодами п того и шестого вентилей , аноды которых подключены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой через третий дроссель , средн   точка которого подключена через вторую обмотку возбуждени  к катодам второго и четвертого вентилей, управл ющий вход восьмого вентил  соединен с четвертым йыходом блока управлени .

2. Формирователь по п.1, о т л и- чающийс  тем, что блок управлени  содержит вентиль, источник опорного напр жени , компаратор, инвертор и первый и второй формировате- 5 ли управл ющих импульсов, первый и второй входы выпр мител  подключены к соответствующим входам блока управлени , выход выпр мител  соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напр жени , а выход - к входу первого формировател  управл ющих импульсов и через инвертор к входу второго формировател  управл ющих им0

|Ды которого соединены с первой и вто- „ пульсов, первьй и второй выходы пер- ;рой шинами источника переменного кап- вого и второго формирователей управ- р жени , айоДы первого и третьего л ющих импульсов подключены соот- вентилей соединены между собой.и под- ветственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока уп- 40 равлени .

ключены к началу первой обмотки возбуждений , отличающийс 

III I

III I iirri ill I

f7 t tj Ц tf tjtg ig tfot,jt}2 tj3

6

фие2