Устройство для коммутации тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН С 51)4 Н 03 К ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММ й инстис оциалисузьмичев,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к сильноточной электронике и может быть использовано в устройствах генерациимощных импульсов тока и напряжения.Устройство содержит емкостный накопитель 1, газоразрядный прерывательЗ,тока, импульсный генератор 7 и генератор 1 О. Введение резистивногоделителя напряжения на резисторах4 и 5, Формирователя импульсов нарезисторе 8 и конденсаторе 9 и управляемого разрядника 11 позволяетуменьшить мощность управления иулучшить частотные свойства устройстИзобретение относится к сильно- точной электронике и может быть использонано, в частности, в устройствах генерации мощных и пульсов тока и напряжения.Цель изобретения - уменьшение мощности управления и улучшение час" тотных свойств.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.Устройство содержит емкостный накопитель 1, соединенньп с первым . выводом нагрузки 2, газоразрядныйпрерьватель 3 тока реэистинный де 9литель напряжения на резисторах 4, 5, магнитное упранление газораэрядного прерьвателя 3 тока н виде катушуки 6 подключенной к выходу импульс" 20 ного генератора 7, формирователь импульса в виде последовательной КС- цепи на резисторе 8 и конденсаторе 9,управляемый от генератора 10 разрядник 11. Второй вывод нагрузки 2 25 через управляемый разрядник 11 соеди", нен со средним выводом резистивного делителя напряжения, крайние выводыкоторого подключены к второму. выводунагрузки 2 и первому нынрду газоразрядного прерыва,тели 3 тока к которому подключены выводы Формирователя импульса на резисторе 8 и конденса- ,торе 9. В исходном состоянии емкостнойнакопитель 1 зарАжен до напряжения11, а конденсатор 9 формирователяимпульсов - до напряжения резистивного делителя. Коэффициент деленияделителя К определяется соотношениемЦ В 1 П ВК 4 -так как нижний предел 6000 10001-.обуславливает получение напряжения45 на прерывателе 3 тока6 кВ. 11 ри увеличении напряжения Б больше указанного резко увеличиваются индукция возбуждения разряда и мощность управления. Верхнее ограничение на величину К обусловлено тем, что в доком 50 мутационный период напряжение на прерьватель 3 тока не должно быть меньше напряжения возбуждения разряда в магнитном поле, которое равно 1000 В, При подаче импульса тока от генератора 7 нкатушку 6 создается магнитное поле, которое возбуждает в газоразрядном прерывателе 3 тока разряд, и он переводится в проводящеесостояние.Перевод прерывателя 3 тока в проводящее состояние приводит к тому,что верхнее плечо делителя - резистор 4 начинает выполнить функцию ограничительного резистора. Однако стабильное возбуждение разрядов в прерывателе 3 тока, последонательно с которым включен ограничительный резистор 4 большой величины, обеспечивается в случае пропускания через диодот формирователя импульса в начальный момент импульса стартового токадлительностью 5-.20 мкс и амплитудой(10-40) Ещ где Ерин - минимальный,устойчивый ток тлекщего разряда вскрещенных полях,Величину 1 определяют экспериментальным путем для конкретной кон. -струкции газоразрядиого прерьвателяс магнитным управлением и используемого режима по анодной цепи.Амплитуду стартового импульса токаформирователя импульса берут ближек верхнему пределу при повышении тепловой нагрузки на 1 прерыватель, снижении плотности газа и увеличении частоты коммутацииПри амплитудах идлительностях стартового импульсаменьше указанных появляются пропускин возникновении разряда в прерынателе. Унеличение длительности импульсасвыше 20 мкс нецелесообразно, таккак она перестает влиять,на стабильность,возбуждения разрядд,Стартовый импульс тока можно фор,мировать с помощью специального генератора (формирователя) импульсов, ноцелесообразным является подключе 1 яе к прерынателю цепочки из дополнительного резистора 8 и конденсатора 9, Величины этих элементов выбирают иэ условия получения длительностиимпульсов 5-20 мкс и амплитуды тока(10-40)Ещ, с учетом величиныПао 46 кВПосле окончания стартового импульса тока осуществляют разряд емкостного накопителя 1 через нагрузку 2,ограничительный резистор 4 и прерыватель 3 тока с магнитным управлением. Ток разряда выбирают на уровне(1-3) 1 д,1, при котором еще поддерживается устойчивый разряд в прерывателе 3 тока и незначительно разряжается емкостный накопитель 1. В этотпериод анодное напряжение на преры90 ния между резисторами 4 и 5, В случае применения цепи из дополнительного резистора 8 и конденсатора 9последняя разряжается аналогичнымобразом. Таким образом, к моментусоздания в прерывателе магнитногополя с индукцией возбуждения разрядана анод снова подают напряжениеУ ( 6 кВ,Разряд емкости анодной цепи прерывателя 3 может вызвать переходразрядника 11 в режим непрерывногогорения и к его повторному включению,что нарушит режим работы устройства,Для исключения этого скорость разряда емкости анодной цепи прерывателя3 тока относительно его катодной цепи через нижнее плечо делителя - резистор 5 устанавливают не вьппе допустимой скорости нарастания прямогонапряжения на управляемом разряднике.Допустимую скорость подачи прямогонапряжения определяют по экспериментально измеренным характеристикамвосстановления электрической прочности. конкретного типа управляемогоразрядника.Регулирование скорости разрядаемкости анодной цепи прерывателя осуществляют подбором величин резистора5 в нижнем плече делителя и самойемкости.Возможны различные варианты управления устройством для коммутации емкостного накопителя, Например, в прерывателе .3 можно создавать стационарное магнитное поле с индукциейвьппе индукции возбуждения разряда,которое выключают в момент прекращения.коммутации емкостного накопителя1 на период деионизации разрядника11. Выключение поля можно осуществитьвстречным импульсным полем,Во всех случаях в предложенном,устройстве имеет место потреблениенебольшой мощности управления приповышенных частотных возможюстях,Формула и з о б р е т е н.и я Устройство для коммутации, тока, содержащее газоразрядный прерыватель тока с магнитным управлением, первый вывод которого соединен через емкостный накопитель энергии с первым выводом нагрузки, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения мощности. управления и улучшения час 3 1 чб 59 вателе 3 равно напряжению поддержания слаботочного тлеющего разряда в скрещенных полях, которое составляет приблизительно 300 В. Благодаря поддержанию слаботочного разряда в прерывателе 3 тока в последнем осуществляется начальная ионизация газовой среды, а он находится в посто-, янной готовности к сильноточной коммутации емкастного накопителя, и резко снижается периодическая нестабильность момента начала коммутации емкостного накопителя. Расширяется диапазон частот коммутации при сохра ненни устойчивости в работе.Через регулируемый промежуток времени подается с помощью генератора 10 управляющий импульс на разрядник 11. Разрядник 11 шунтируют ограни о чительным резистором 4, что приводит к сильноточной коммутации емкостного накопителя 1 на нагрузку 2. Ток.разряда накопителя 1 резко возрастает и теперь практически определяется 25 сопротивлением нагрузки 2.из-за низкого сопротивления прерывателя 3 и разрядника 11. Величина тока разряда может составлять сотни ампер. - единицы килоампер. В качестве управляемого разрядника 11 целесообразно использовать импульсный тиратрон или игнитронный разрядник.В момент, когда индукции магнитного поля спадает до уровня .ниже. индукции поддержания разряда в скре-, щенных полях, происходит обрыв тока в прерывателе 3 и резко спадает ток разряда в нагрузке, Разряд в управляеМом разряднике 11 также прекраща ется. Анодное напряжение прерывателя 3 становится равным остаточному наСпряжению емкостного накопителя 1так как в начальный послекоммутационный период разрядник 11 сохраняет вы ч токую проводимость из-за ограниченной скорости деионизационных процессов и быстро заряжается до напряжения накопителя 1 емкости в анодной цепи прерывателя, в частности конденсато О ра 9. На этом коммутация емкостного накопителя 1 на нагрузку 2 прекращается.ВЗатем происходит разряд ейкости анодной цепи прерывателя 3 относитель-ВВ но его катодной цепи через нижнее плечо делителя до напряжения, определяемого напряжением емкостного накопителя 1 и коэффициентом его делеСоставитель Л.БагянТехред М,Дидык, Корректор С.йекмар Редактор М.Келемеш Заказ 956/55 Тираж 879 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 5 1465990 6 тотных свойств, введены управляемый ним выводом резистивного делителя разрядник, резистивный делитель на" напряжения, выводы которого подклюпряжения и формирователь импульса в чены соответственно к второму выводу виде последовательной кС-цепи при- нагрузки и первому выводу газоразрядВчем второй вывод нагрузки через уп- ного прерывателя тока, а выводы посравляемый разрядник соединен с вто- ледовательной КС-цепи подключены к рым выводом газоразрядного прерыва- соответствующим выводам газоразряднотеля тока, который соединен со сред" го прерывателя тока.