Способ передачи электромагнитной энергии

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 11001200 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(6) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 130181 Р 1) 3235423/24-07 И М. Кй. с присоединением заявки йоН 01 Г 21/12/(Н 03 К 3/53 Государетаенный комитет СССР по делам изобретений и открытий(33 УДК 621. 3. 013(088.8) Дата опубликования описания 280283 жвт тат) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОИ ЭНЕРГИ Изобретение относится к электрс- технике и импульсной энергетике и ,может быть использовано в источниках ,питания систем генерации сильных маг нитных полей.Известен способ передачи электромагнитной энергии накопительной катушки в нагрузочную катушку, заключающийся в последовательном подклю О чении отвода одной катушки к ряду отводов другой катушки в,порядке их убывания 1 .Недостатком известного способа является сложность реализации устройства накопления и передачи энергии с необходиьымн параметрами (10 вДж.1 Фс 2,Наиболее близким к предлагаемому является способ передачи электро магнитной энергии из накопительной катушки, состоящей из отдельных секций, в нагрузочную катушку, согласно. которому сначала производят шунтирование накоротко секций накопительной. катушки,- после чего осуществляют коммутацию секций на нагрузку путем их параллельного подключения к нагрузочной катушке 23.Недостатками этого способа являютпя низкий КПД. передачи энергии (теоретически не более 0,25) и значительная энергия, рассеиваемая в коммутаторах реализующего устройстваз,половина первоначального запасапри максимальном КПД) .Цель изобретения - увеличение КПДпередачи энергии и уменьшение эйергии,рассеиваемой в коммутаторах,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу передачи электромагнитной энергии из .накопительнойкатушки; состоящей из нескольких секций, в нагрузочную катушку, прй. котором сначала производят шунтированиенакоротко секций накопительной катушки, позле чего осуществляют коммутацию секций на нагрузку путем ихпараллельного подключения к нагрузоч"ной катушке, параллельное подключение указанных секций осуществляютпоследовательно.во времени, причем,перед подключением к нагрузочкой катушке каждой, кроме первой,секции производят прерываний токав цепи, шунтирующей предыдущую по:Порядку подключения секцию,Кроме того в момент снижения тока до нуля производят отключениепервых по порядку секций накопительной катушки.На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - эквивалент-. ная схема устройства в процессе передачи энергии на фиг.З - зависимость КПД передачи энергии от сог ласования индуктивностей накопителя и нагрузки по предлагаемому способу и способу-прототипу.Способ передачи электромагнитной энергии осуществляют следующим обра зомСначала шунтируют накоротко секции 1.-14 накопительной катушки, предварительно заряженные током от генератора Г, при помои замыкателей 3-31, после чего при помощи замыкателей 3 -3111 и выключателей В 1-В 1 производят поочередное параллельное подключение указанных секций к нагрузочной катушке Ьн , при этом перед подключением секцийк нагрузкезамикателем 3 и пройзводят прерывание тока выключателем В ,шунтирующим предыдущую по порядку подключения секцию 1. 1. При изменении направления тока в первых по порядку подключения секциях в момент перехода тока через ноль производят отключение этих секций, причем число отключаемых секций К определяют из условия 3035 где й - число секций накопительнойй катушки;индуктивность одной секциинакопительной катушки.;индуктивность нагрузочиойНкатушки,В процессе передачи энергии перед подключением секциипараллельно нагрузке все выключатели В -В полностью прерывают ток и,в нагрузке 1.Н протекает ток Знь, замыкающийся через индуктивность 1./ив эквивалентную индуктивности секций1- , уже подключенных к нагрузке (здесь полагаем, что 1, 1.р мй 1) . При срабатывании эа мыкателя 3 и прерывании тока выключателем В ток в секцииубывает до величийы 3, определяемой законом сохранения магнитного потока55Ь 1-/ь но 1 п "+ф Р Подбором индуктивностей 1. и можно добиться, чтобы инцуктивностьбО(в эффективной нагрузкиНбы(, +1,/н Нла оптимальной для всего ступенчатого процесса передачи энергии. Так б 5 Ц 11-1Нак всегдаС , гс умень-..- 1,+1/ин "шение эффективной нагрузки снижает энергию, рассеянную в выключателе В . Одновременно с этим при убывании тока в 1.п ток на такую же величину Э 0-Э убывает в каждой из параллельно подключенных индуктивностей 1-1,.1 . При Этом энергия, соответствующая убыли тока тих индуктивностей передается без рассеяния в нагрузку. Наличие такого бездиссипативного механизма передачи энергии резко увеличивает КПД способа.При достаточном секционировании накопитель ной катушки ( й1 ) применение способа позволяет получить КПД передачи энергиигде 3: - 1- параметр согласования нагрузочной и накопительной катушек.Максимальное значение П мц =О,б 47 достигается при Ь у 3,95.Из приведенного графика следует, что предлагаемый способ дает возможность более чем в два раза увеличить КПД передачи энергии 11,(кривая 1) по сравнению со способом-прототипом (кривая 2) в широком диапазоне согласования (1 6 Л16) .Суммарную энергию, рассеиваемую выключателями В 1-В 1, определяют из выраженияф% = - Оп(4+Ц,и:где % - первоначально запасеннаяоэнергия в накопительнойкатушке.Рассеянная энергия может быть сведена к сколь угодно малой величине при достаточном секционировании накопителя.После окончания процесса переключения токов (ссН) они распределены неоднородно по секциям накопительной катушкис 1111 (1 М 1 в/ЛВ частности в секциях с номером К,удовлетворяющим условиюМ+ РЧ 1М( 1/Ц етоки принимают отрицательные значе-,ния, переходя через ноль в процессепередачи энергии. Неоднородное распре1001200 10 20 Формула изобретения деление токов по секциям соответствует существованию замкнутых токов в накопительной катушке, энергия которых не может быть передана в нагрузку. Она может быть уменьшена отключением секций накопительной катушки в момент перехода тока через ноль. Отключение может производиться, например, диодами, включенными вместо замыкателей З-Э,. В этом случаеКПД передачи энергии может быть увеличен по сравнению с приведенным значением.Предлагаемый способ передачи электромагнитной энергии позволяет более чем вдвое сократить габариты и энер гоемкость систем для генерации импульсных магнитных полей, например, в термоядерных исследованиях. 1. Способ передачи электромагнитной энергии из накопительной катушки, состоящей из отдельных секций, в нагрузочную катушку, согласно которому сначала производят шунтирование накоротко секций накопительной катушки, после чего осуществляют коммутацию секций на нагрузку путем их параллельного подключения к нагрузочкой . катушке, о т л и ч а ю щ и й о я тем, что, с целью увеличения КПД передачи энергии и уменьшения энергии, рассеиваемой в коммутаторах, параллельное подключение указанных секций осуществляют последовательно во времени, причем перед подключением к нагрузочной катушке каждой, кроме первой, секции производят прерывание тока в цепи, шунтирующей предыдущую по порядку подключения секцию.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в момент снижения тока до нуля в первых по порядку подключения секциях накопительной катушки производят их отключение от ,нагрузочной катушки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 625643, кл. Н 01 Р 21/12, 1978.2. Азизов Э.А., Кочуров И.В. Исследование процессов и эффективности вывода энергии.из секционированного индуктивного накопителя с умножением тока в катушку с лайнером. .Препринт ИАЭ. М., 1976.1001200 8 Р Составитель Л.федосовТехред О.Неце дактор А,Огар рректор Л.Вокшан Подписно иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,каз 1408/61 Тира ВНИИПИ Государств по делам иэобре 113035, Москва, 701ного комитета СССРний и открытий35, Раушская наб., д 4