Устройство для передачи магнитной энергии

/12 9 Н 03 К 3/53;. ЯПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И АВТОРСКОМ ТЕЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧЯРЫТИЙ(56) 1. Патент ФРГ, 1488941,кл. Н 03 К 3/00, 1972.2. Азисов Э,А., Кочуров И.В.Исследование процессов и эффективности вывода энергии из секцнонированного индуктивного накопителя с умножением тока в катушку с лайнеромПрепринт ИАЭ, И., 1976, с, 174182,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ, содержащее источник тока, нагруэочную и секционированную накопительную катушкй, замьгкатели,пусковой блок, взрывной привод и размыкатели, состоящие иэ разрушаемого токопровода и шунтирующей проволочки, причем секции накопительной катушки и источник тока соединены последовательно через размыкатели, один из которых выполнен со взрывным приводом, соединенным с пусковым блоком, а нагруэочная катушка присоединена параллельно секциям накопительной катушки через замыкатели, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения КПД, передачи энергии и упрощения устройства, шунтирующие проволочки размыкателей секций накопительной катушО ки, кроме одной, присоединены парал- Щ лельно токопроводу размыкателя соседней секции, а замыкатели выполнены в виве неррравляемнк разрядников.Изобретение относится к электротехнике и импульсной энергетикеи может быть испольэонано для получения сильных и снерхсильных магнитных полей в физических исследованиях и системах питания термоядерных5установок.Известен индуктивный накопительэнергии, предназначенный для генерирования импульсного тока в нагрузке, н котором предусмотрены по крайней мере дне накопительные индуктивности, а также механические коммутаторы тока, так что накопительные инедуктивности в режиме зарядки сое динены последовательно, а в режиме 15разряда соединены параллельно 1,Недостатком этой конструкции является то, что при передаче энергиин индуктивную нагрузку, КПД передачиэнергии теоретически не может пренышать 0,25, а система синхронных приводов коммутаторов технически сложна.Известна также конструкция устройства для передачи магнитной энергии,содержащая источник тока, нагрузочную и секционированную накопительнуюнатушки, замыкатели, пусконой блок,нэрынной привод и раэмыкатели, состоящие из разрушаемого токопроноди шунтирующей проволочки, причемсекции накопительной катушки и источчик тоа соецинены последовательночерез размыкатели, один иэ которыхвыполнен со взрывным приводом, соединенным с пусковым блоком, а нагру 35зочная катушка присоединена параллельно секциям накопительной катушки через эамыкатели (2,Данная конструкция по своей технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к опи сынаемому изобретению,Недостатком этой конструкции является укаэанное ранее ограничениена КПД передачи энергии и сложностьсистемы приводов коммутаторов, каж. 45дый из которых снабжен автономнымисточником энергии, например в видезаряда взрывчатого вещества.Целью изобретения является повышение КПД передачи энергии и упрощение устройства.Для достижения поставленной целив устройстве для передачи магнитнойэнергии, содержащем источник тока,Унагрузочную и секциониронанную накопительную катушки, замыкатели, пусковой блок, взрывной привод и раэмыкатели, состоящие иэ разрушаемоготокопровода и шунтирующей проволочки, причем секции накопительной катушки и источник тока соединены последовательно через размыкатели,один из которых выполнен со взрывньмприводом, соединенным с пусковым блоком, а нагрузочная катушка присоеди иена параллельно секциям накопительной катушки через эамыкатели, шунтирующие проволочки размыкателей секции накопительной катушки, кроме одной, присоединены параллельно токопроводу размыкателя соседней секции,а эамыкатели выполнены в виде неуправляемых разрядников.На чертеже показана функциональная схема устройства.Устройство состоит из источника 1 тока (например, электромашинный агрегат), нагруэочной катушки 2,накопительной секционированной катушки 3, разрядников 4 и 5, пускового блока б, состоящего, например,иэ конденсатора с последовательновключенным управляемым разрядником,раэмыкателей, содержащих разрушаемыйтокопронод 7 и шунтирующую проволочку 8, секции накопительной катушки 3и источник 1 тока соединены последовательно через размыкатели, одиниэ которых имеет взрывной привод 9,соединенный с пусковьм блоком 6, анагрузочная катушка 2 присоединенапараллельно секциям накопительной катушки через разрядники 4 и 5, причемшунтирующие проволочки 8 раэмыкателей секции накопительной катушки,кроме одной, присоединены параллельно токопроводу раэмыкателя соседнейсекции,Устройство работает следукщим образом.Источник 1 тока вырабатывает медленно нарастающий импульс тока в последовательно соединенных секциях накопительной катушки. При достижениизаданной амплитуды тока 3 датчиктока генератора подает импульс науправлякщий электрод разрядника пускового блока б, и разряд конденсатора пускового блока через проволочку 8 приводит к ее испарению, Теплота испарения проволочки преобразуется в энергию волны давления,распространяющуюся в окружакщей проволочку среде (жидкий диэлектрик,например), При достижении волнойдавления разрушаемого токопровода 7размыкателя секции 3 он разрываетсяи переключает ток 3 О в шунтирующийпроводник 8. Последний нагреваетсяпротекакщим током, увеличивает сопротивление 18, что приводит к генерации напряжения на выводах секции 3и соответственно на разрядниках 4и 5. При испарении проволочки 8сопротивление йв быстро увеличивается, разрядники 4 и 5 пробиваютсяи подключают секцию к нагрузочнойкатушке 2, через которую замыкаетсяток секции. Одновременно через разрядник 5 эакорачиваются остальныепоследовательно соединенные секции.Волна давления, распространякщаяся1012759 45 Составитель Д,федосовРедактор Е.Зубиетова Техред Т.Маточка Корректор А.Дэятко Заказ 10644/7 Тираж 936 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 от испарившейся проволочки 8, приходит к токопроводу 7 соответствующего размыкателя, вызывает его разрушение, переключение тока в следующий шунтирукщий проводник, его испарение, пробой соответствующих раэ 5 рядников, подключение следующей секции к нагрузке и т.д.Для срабатывания коммутаторов тока расходуется часть энергии накопительных катушек, которая в известных устройствах рассеивалась бесполезно.Время испарения проволочки 8 под давлением протекакщего тока всегда меньше длительности ее нагревания током от начальной температуры до точки кипения, поэтому длительность каждого из М переходных процессов переключения в нагрузку тока отдельной секции ( Н - число секций) мень ше интервала между последовательньг ми переключениями тока. Процесс передачи энергии имеет ступенчатый характер и можно показать, что такой процесс энергетически выгоден. При 25 подключении первой по порядку секции накопительной катушки к нагрузочной катушке в проводнике, шунтирукщем токопровод размыкателя рассеивается энергия 30 оФ =+ и 2где Ь - индуктивность секции накопительной катушки; 35индуктивность нагрузоч нойкатушки.При подключении следующих по порядку секций энергия Эл, рассеиваемая в выключателях меньше, чем В 40 за счет дополнительного шунтирования нагруэочной катушки уже подключенными секциями. Поэтому полные потери энергии при коммутации токов равны ачо няь2 1.).При сравнимых индуктивностях нагрузки и перекоммутированного накопителя () /Ф) потери Ь малы по с 15 йвнению с начальным запасом энергии")д офо= 2еслиК 1,Нов реальных устройствах сЯоъ 10 Дж она достаточна для приведения в действие быстрых коммутаторовтока, требнщих для срабатыванияэнергии 10 Дж и позволяет освобождаться от автономных источников энергии привода.Расче.т показывает, что при М 1 иоптимальном согласовании индуктивностей устройства ) = 3,92/Й КПД передачи равен 0,647. К:30 являетсяхорошим приближением для достиженияуказанного значения.Увеличение эффективности передачи энергии реализуется эа счет того,что поочередное подключение каждойсекции накопительной катушки параллельно нагруэочной катушке вызываетуменьшение тока в ранее подключенных секциях, и энергия, соответствующая убыли этих токов, передаетсяв нагрузку беэ рассеяния, в то время как энергия, рассеиваемая в коммутаторах, при достаточном секционировании накопительной катушки пренебрежимо мала.Описываемое устройство для передачи энергии иэ накопительной катшки в нагрузочную катушку позволяетпри заданной передаваемой магнитнойэнергии более чем вдвое уменьшитьэнергоемкость источника зарядноготока, накопительной катушки и их габариты и упростить устройство, исключив автономные источники энергиидля привода коммутаторов тока, кроме первого, задающего момент началапередачи энергии.