Генератор импульсов напряжения и тока

Сфез Сфаетскна СоциалистическиРеслубвек О и И С А,КИЕ ЗОБРЕТЕНИЯ о 790144 ВТОт СКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТ(51)М. К 4945/183/53 Государственный комктет СССР ао дедам изобретений к открытий23) Приоритет Опубликовано 23.1280. Бюллетень йо 4 Дата опубликования описания 251280(53) УДК 621. 373. .431(088.8) 72) Авториизобретеии ан и Б. В. Семкин В. Кривоносенко, С Пел Научно-исследовательский институт высоких напряженийпри Томском ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова 1) Заяв итал(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИ Изобретение относится к электротехническим устройствам, формирующимимпульсы высокого напряжения в разрядном промежутке объекта (нагрузке)и обеспечивающим в последующем протеканне через него больших токов,Известны генераторы импульсоввысокого напряжения и тока, состоящих из генератора импульсов высокого напряжения по схеме Аркадьева-Марк са или импульсного трансформатора имощного генератора импульсных токов,подключаемых параллельно к объектучерез разрядники 1.Недостатками таких генераторовявляются наличие множества искровыхпромежутков, в которых рассеиваетсязначительная часть энергии генератора импульсов тока, кроме того, прииспользовании генератора для раэру Ощения горных пород, у которых временные характеристики пробоя изменяются, сложно и даже невозможно настроить разрядники для непрерывнойработы генератора. 25Известен также генератор, в котором введена управляемость подключения мощного накопителя генератора импульсов тока к разрядному промежутку объекта 2. ЗО Недостатком такого генератора является то, что уровни напряжений генераторов импульсов напряжения и импульсов тока отличаются не более чем в 5-10 раэ, что значительно ограничивает область применения, и в частности делает практически невозможные применение таких генераторов в технологических установках предназначенных для разрушения горных пород в полевых условиях.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор импульсов напряжения и тока содержащий импульсный трансформатор с сердечником, причем к первичной обмотке импульсного трансформатора последовательно подключены накопитель генератора импульсных напряжений и коммутатор, и включенные последовательно накопитель генератора импульсов тока и раэрядный промежуток объекта. Подключение генератора импульсов тока к объекту не зависит от временных характеристик пробоя разрядного промежутка объекта и в нем отсутствуют сложные элементы 13.Однако индуктивность импульсного трансформатора увеличивает импеданс разрядного контура, уменьшает амплитуду тока и увеличивает время выделения энергии. Кроме этого соотношения уровней напряжения генераторов импульсов тока и напряжения ограничено из-за того, что при повьыении напряжения генератора импульсовнапряжения увеличивается индуктивностьвторичной обмотки импульсного трансФорматора,Это является существенным недостатком описанного генератора. 19Цель изобретения - увеличение амплитуды тока в разрядном промежуткеобъекта и сокращение длительности выдел.ния энергии в нем,указанная цель достигается тем,что в генераторе импульсов напряженияи тока, содержащем импульсный трансФорматор с сердечником, причем кпервичной обмотке импульсного трансформатора последовательно подключены 26накопитель генератора импульсных напряжений и коммутатор, и включенныепоследовательно накопитель генератора импульсов тока й разрядный промежуток объекта, вторичная обмотка Яимпульсного трансформатора выполнена в виде двух частей, начала и концы которых объединены и подключенысоответственно к свободной обкладкенакопителя генератора импульсов то- ука и к свободному выводу разрядногопромежутка объекта, части вторичнойобмотки расположены на кернах или ярме Ш-сбраэногс сердечника симметрично относительно центрального керна,а на центральном керне Ш-обраэногосердечника расположена первичная обмотка импульсного трансформатора.Кроме этогр в генераторе импуль"сов напряжения и тока накопитель генератора импульсов тока включен синФазис по напряжению со вторичной обмоткой импульсного трансформатора.Кроме этого в генераторе импульсов.напряжения и тока центральныйкерн Ш-образного сердечника импульсного трансформатора выполнен с воздушным зазором.На чертеже изображена схема предлагаемого генератора импульсов напряжения и тока. ЗОНакопитель 1 генератора импульсов напряжений через коммутатор 2подключен к первичной обмотке 3импульсного трансФорматора, расположенной на центральном керне Ш-образного сердечника 4, накопитель 5Ягенератора импульсов тока подсоединен к разрядному промежутку объектуб через две части вторичной обмотки 7 и 8, которые раэмещейы на кернах или ярме Ш-образного сердечника Яимпульсного трансформатора симметрично относительно центрального керГенератср работает следующим образом. 65 Накопители 1 и 5 генераторов импульсов напряжения и тока заряжены до напряжения О и О, Прн срабатывании коммутатора 2 напряжение генератора импульсов напряжения накопителя 1 0 прикладывается к обмотке 3, при этом токсоздает поток , который раздваиваясь в кернах Ш-образного сердечника импульсного трансформатора 4, наведет в частях вторичной обмотки 7 и 8 одинаковые напряжения относительно точек соединений обмоток. К одной иэ этих точек присоединен накопитель генератора импульсов тока 5, а к другой - разрядный промежуток объекта б. Напряжение, наведенное в частях вторичной обмотки импульсного трансфсрматсраг пробивает рабочий промежуток объекта б. Как только цепь разряда накопителя генератора импульсов тока замыкается, потечет ток 1 . Так как относительно токов 1 части обмотки 7 и 8 включены встречно, тс создаваемые токами потоки Ф направлены встречно и взаимно уничтожаются. В связи с этим индуктивность частей вторичной обмотки импульсного трансформатора при протекании токов ( равна нулю или близка к нулю, так как индуктивность (. = ., а Ф = О. В этом слу 1 йчае импеданс контура мал, развивается большой ток, уменьшается время выделения энергии накопителя генератора импульсов тока. Потоки 9 по центральному кернупойти не могут по следующей причине:намагничивающая сила Г У велика,так как У (число витков во вторичной обмотке ивелики,и намагничивающие силы частей вторичной обмотки,складываясь в центральном керне сердечника,приведут его в насыщение.Поостальным путям потоки компенсируются, поэтому общий поток почти равенО и намагничивакщие силы не приводяткерны сердечника в насыщение,Кроме того, компенсация магнитных биотоков, создаваемых частямивторичной обмотки импульсного трансФорматора, приводит к значительномуослаблению электрсдинамических уси"лий, действующих на витки вторичнойобмотки.Генератор импульсный токов включается синфаэно по напряжению с частями вторичной обмотки для того,чтобы при протекании токов они насы"щали центральный керн сердечника, вэтом случае при передаче импульсанапряжения получается двойное приращение индукции. Это позволяет передавать большую площадь импульсов отнакопителя генератора импульсов напряжения.При использовании предлагаемогогенератора в слаботочной технике дляувеличения магнитных сопротивленийФормула изобретения Составитель В. Ч рбаРедактор А. Шандор Техред М, Рейвес Корректор Н. Сте 3 о е Под каз 9133777 Тираж 995 писно БНИИПИ Государственного комите Р по делам изобретений и откр 113035 Москва, ЖРаушская на 4/5 Филиал ППП Патент ; г. ужгород, ул. проектная, та СССытийбдпб центральному керну сердечника в нем выполняется воздушный зазор.Преимущества предлагаемого генератора по сравнению с известньви состоят в том, что из конструкции генератора исключаются сложные коммутирующие элементы, что повышает надежность и долговечность генератора в целом при эксплуатации его, например,. в полевых условиях, подключение накопителя генератора импульсов тока к объекту через две одинаковые параллелЬно соединенные части вторичной обмотки, расположенные симметрично, приводит к уменьшению элект-. родинамических усилий, действующих на витки обмотки импульсного трансФорматора. Это уменьшает импеданс при передаче Импульсов тока, что сокращает время выделения энергии и увеличивает ток в разрядном промежутке объекта,1. Генератор импульсов напряжения и тока, содержащий импульсный. трансФорматор с сердечником, причем к первичной обмотке импульсного трансФорматора последовательно подключены накопитель генератора импульсных напряжений и коммутатор и включенные последовательно накопитель генератора импульсов тока и разрядный промежуток, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения амплитуды тока в рабочем промежутке и сокращения длительности выделения в нем энергии, вторичная обмотка импульсного трансформатора выполненав виде двух частей, начала и концыкоторых объединены и подключены соответственно к свободной обкладкенакопителя генератора импульсов токаи к свободному выводу разрядного про"межутка, части вторичной обмотки рас.положены на кернах или ярме Ш-образного сердечника симметрично относительно центрального керна, а на 10 центральном керне Ш-образного сер"дечника расположена первичная обмотка импульсного трансформатора.2. Генератор по и. 1, о т,л .ич а ю щ и й с я тем, что накопительгенератора импульсов тока включенсинфаэно па апряжению со вторичнойобмоткой импульсного трансФорматора.3. Генератор по1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что центральный керн Ш-образного сердечника им О пульсного трансформатора выполненв воздушным зазором. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе25 1. Авторское свидетельство СССРР б 3007, кл. Н 03 К 3/00, 1941.2. Наугольных К. А. и др. Электрические разряды в воде. М., 1971,с. 31 а 32,ЗО 3. Демитриадес Г, И. и др. Повышение эффективности и надежности работы электроимпульсных установок.Сб. "Применение электрогидравлическаго эффекта в технологических процес-, сах производства", вып.1 У, Киев, 1971, с, 74(прототип).