Трансформаторный генератор импульсов тока со сверхпроводящим индуктивным накопителем энергии

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ11 541222 Союз Советскик Социалистических Реснубчикнением заявкис присо ударственный комитет ета Министров СССР 23) ПриоритОпубликован 53) УДК 621.326(088.8) 30.12,76. Бюллетеньвания описания 24.01.77 делам изобретений н открытий ата опубли АНСфОРМАТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЪСОВ ТОКА СО СВЕРХПРОВОДЯЩИМ ИНДУКТИВНЫМ НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ) (1 - Кз) К Изобретение относится к области сильно- точной электротехники и, в частностиможет быть применено для питания ламп накачки мощных лазеров, создания плазмы, питания ускорителей прямого действия, а также мо жет быть использовано в других областях электротехники, где требуется получение кратковремен:ных импульсов тока,Известно устройство для накопления и быстрого выавобождения накопленной энергии, 10 состоящее из сверхпроводящего накопителя и источника питания 11, срабатывающего прп увеличении тока источника почитания до величины большей критического тока сверхпроводящего индуктивного накопления энергиями. 1Недостатком такого устройства является относительно малая величина сопротивления обмотки сверхпроводящего индуктивного накопктеля энергии при переходе из-за наличия в обмотке так называемых слабых мест, ко торые первыми переходят в нормальное состояине, остальная же часть обмотки прои передаче энергии может оставаться в сверхпроводящем состоянии.Наиболее близким техничеоиим решением к 2 изобретению является устройство для быстрого накопления и высвобождения энергии, имеющее источник питания, соединенный с ним последовательно переключатель, сверхпроводящий соленоид для запасания энергии, и 3 трансформаторную обмотку 21. К выводам соленоида подсоединен первый медленно действующий переключатель, к вьгводам трансформаторной обмотки подсоединен второй быстродействующий переключатель, Коммутация энергии осуществляется в два этапа, вначале размыкается медленнодействующий переключатель и энергия переходит в трансформаторную, обмотку, а затем размывается быстродействующий переключатель.Недостатком упомянутого устройства является то, что коммутационные потери энсргип У, рассеиваемые на переключающих элементах валики н составляют не менее где Т, - энергия, запасенная в соленоиде;К - коэффициент связи между обмоткой соленоида и вторичной трансформаторной обмоткой.Целью изобретения является уменьшение коммутационных потерь энергии в переключающих элементах.Эта цель достигается тем, что в трансформаторном генераторе импульсов тока со сверхпроводящим индуктивным накопителем энергии, содержащем источник питания, переключатель, свермпроводящнй соленоид для запассния энергии н трансформаторную обмотку, последовательно с обмоткой сверхпро541222 У с, - 1 - Кф) 1.1,45 50 55 60 05 Водящего соленоида соединена айфхпроводящая обмотка управления сотлаано магнитосвязанная с ней, параллельно которой подсоединен передающий импеданс, Выполненный, например, в виде резистора, а параллельно с обможой сверхпроводящего соленоида подаоедиыен полупроводниковый диод катодом к положительному, а анюдом к отрицательному вы,водам.На чертеже представлена схема транаформаторного генератора импульсов тока ао сверхпрювюдящиа индуктивным накопителем энергии.Генератор содержит источник питания 1, соединенный последовательно с переключателем 2, сверхпроводящий соленоид 3 саединеи параллельно с полупроводниковым диодом 4, а параллельно обмотке управления 5 подсоединен передающий импеданс 6, трансформаторная обмотка 7 магнитоавязана со сверхпрюводящим сюленоидом.Работа трансформаторного генератора импульсов тока со свермпровюдящим ындукъивным накапителем энергии происходит следующим образом.От источника питания 1, прои замкнутом переключателе 2, запитывается аверхпроводящий соленоид 3 и,последовательно соединенная с иим обмотка управления 5 до тока близкого по величине к критическому значению тока обможи соленоида. В т 1 ребуемый момент времени размыкается переключатель 2, ток соленоида замыкается по цепи полупроводникового диода 4, а ток обмотки управления 5 замьпсается через передающий импеданс 6. При этом к управляющей обможе будет приложено напряжение равное Р 1 - в случае выполнения импеданса в виде омичеакого сопропивленыя, либоВ случае Выполнения импеданса в виде электрической емкости, где:1 - текущее значение тока обмотки управления,- время,Р - величдна омического сопротивленияимпеданса,С - величина емкости импеданса,Это вызывает изменение - уменьшение тока и соответственно потока, связанного с витками обмотки управления. Изменение потока взанмюиндуиции авязанногю, как с витками обмютии управления, так и с витками обмотки соленоида привюдит к появлению э.д.с. индукции на обмотеке соленоида, что вызывает изменение - увеличение тока в обмопке сверхпроводящего соленоида. При превышении током в юбмютке сверхпроводящего соленоида критического значения обмотка соленоида перейдет в нормальное состояние и во вторичную обмотку трансформвруе пся им 1 О 15 20 25 30 35 40 4пульс тока. Общая энергйя, рассеиваемая в переключателе и передающем имиедансе на интервале,времени от начала размыкавия переключателя до момента перехода обмотки соленоида в нормальное состояние составляет не более где К - коэффициент связи между обмоткой управления и обмоткой соленоида,Ь, - ,собственная индукпивнюсть обмотки управления,1 - ток через обмотюи перед размыканием.Энергия, рассеиваемая непосредственно в переключателе, будет составлять еще меньшую величину и определяется паразиъными ыыдуктивыюстями раэмыкаемых цепей, После перехода обмотии соленоида в нормальное состояние энергия, рассеиваемая .в передающем импедансе, будет зависеть от соотношения коэффициентов связи обмотии соленоида с управляющей обможой и трансформаторной обмоткой и от соотношений между сопрютивле. нием обмотки соленоида в ыормальнюм состоянии, сопротивлением импеданса, сопрютыв. лением нагруз,ки.В качестве конкретного примера приведем раачепные значения для случая соотношения между собственной индуктианюстью соленюыда и собственной индуктивностью обмотки управления равного 9. При коэффициенте связы между обможой соленоида и обмоткой управления раувнам 0,95 в передающем импедансе и переключателе от начала размыкания переключателя и до момента перехода обмотки соленоида в нормальное состояние (при условии, что обмопка переходит в нормальное состояние в момент максимума тока в ней), рассеивается 0,613 от всей первоначальна запасенной в системе: сверхоровюдящий соленоид - обмотка управления энертии. Формула изобретения Трансформатюрный генератор импульсов тока со аверхпроводящим индуктивным накопителем энергии, содержащий источник питания, соединенный синим последовательно переключатель, аверхцрюводящий соленюид для запасания энергии, а также трансформаторную обмопку, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью уменьшения коммутационных потерь энергиями в переключающих элементах, последовательно с обмоткой сверхпроводящего соленоида соединена сверхпрюводящая обмотка управления согласно магнитоавязавная с ней, параллельно которой подсюединен передающий импеданс, выполненный, например, в выде резистора, а параллельно с обмюткюй сверхпроводящего соленоида подсоединен полупроводниковый диод катодом к положительному, а анодом к отрицательному выводам,Источники информации, принятые во вны. мание при экспертизе:Составитель В. ДалининРедактор Н, Коляда Техред Е, Петрова Корректор ровольс Заказ 3003/16 Изд.1922 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра