Источник с управляемым частотным спектром импульсов давления

Союз СоветскннСоциалнстическикРеспублик О П И С А Н И Е7444 ООИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(28)Приоритетю по девам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения К. А. Хорьков, В. И, Полов и Б. А. Франковский Ордена Октябрьской революции н ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт нм. С. М, Кирова(54) ИСТОЧНИК С УПРАВЛЯЕМЬ 1 М ЧАСТОТНЫМ СПЕКТРОМ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических колебаний при геофизических исследованиях электрогндравлическим способом путем электрического разряда в жидкости, в скважинах или специальных ка 5 мерах в морской разведке.Каждому геологическому разрезу соответ.ствует своя оптимальная длина упругой волны, при работе с которой устройство, возбужда.пщее сейсмические колебания, работает с на.ибольшей эффективностью. Одним из методов управления частотным спектром упругих волнявляется получение группы, ил;пульсов давле.ния с малой скважностьп между импульсами.Известно устройство, реализующее идею создаиия группы импульсов давления с малой скважностьп 11).В камеру, заполненную диэлектрической жидкостью, проходят электроды-разрядники.Каждый разрядник питается от отдельного вы- зо соковольтного источника постоянного напряжения, Имеется блок управления для селективного подсоединения источника литания к соответствупщему электроду-разряднику в заданной временной последовательности. Время между последовательными разрядами регулируют от 150до 2500 мкс, Индивидуально генерируемые импульсы давления суммируются, в результатечего формируется единая упругая волна, чтовозволяет для каждого геологического разрезаподобрать упругий импульс давления с оптимальными параметрами,Основной недостаток устройства - большиевесогабаритные показатели, необходимость иметьвысоковольтные источники напряжения.Наиболее близким по технической сущностик изобретению является источник с управляемым частотным спектром импульсов давления,состоящий из электроразрядного преобразователя, высоковольтного импульсного трансформатора н ударного генератора, статорная обмотка которого подключена параллельно через быст.родействупщне коммутаторы на низковольтнуюобмотку высоковольтного импульсного трансформатора и к крайним электродам электрораэрядного преобразователя 21.Этот источник обладает зна чительно лучпимнвысокогабаритными показателями по сравнению0 4 4 О145 3 74440с устройством 11, но имеет следующие недос.татки.ЭДС высоковольтной обмотки импульсноготрансформатора прикладывается не только кмежэлектродному промежутку элек троразряд.ного преобразователя, но одновременно черезбыстродействующий коммутатор, включенный. в цепь ударный генератор-электроразрядныйпреобразователь, и к обмотке низковольтногоударного генератора. В случае каких.либо нару. 1 Ошений в работе коммутатора или срыва пробоямежэлектродного промежутка обмотка генератора оказывается под большой разностью потенциалов и возникает угроза выхода ее из строя,Относительно большие весогабаритные пока.затели быстродействующих коммутаторов, рас.считанных на напряжение, равное максимальнойЭДС высоковольтной обмотки трансформатора.Цель изобретения - повышение надежности,снижения габаритов и веса установки за счетулучшения весогабаритных показателей быстродействующих коммутаторов и устройства в целом,Поставленная цель достигается.тем, что вьсоковольтный импульсный трансформатор выполнен с двумя идентичными высоковольтнымиобмотками, начала которых подключены к крайним электродам электрораэрядного нреобразователя, а концы к среднему электроду, причемпараллельно высоковольтным обмоткам и меж- зоэлектродным промежуткам электроразрядногопреобразователя включены обостряющие емкости,На фиг, 1 показана принцийиальная электрическая схема источника; на фиг. 2 - графики з 5ЭДС и ударного тока в режиме внезапного ко.роткого замыкания генератора; иа фиг, 3 -график тока в первичной обмотке трансформатора; на фиг.4 - график импульса тов:а в(фиг. 2 - 4) сл - время в электрических радианах,Устройство состоит (фиг. 1) из ударного генератора 1, высоковольтного импульсного трансформатора 2, имеющего низковольтную обмотку 3 и две идентичные высоковольтные обмотки 4, быстродействующих коммутаторов 5 и б, электрораэрядногопреобразователя 7, который имеет два крайних электрода 8 и один средний 9, обостряющих емкостей 10 и блока управления (на фиг. 1 не показан).Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии коммутатор 5 разомкнут, а коммутатор б замкнут, Ударный генератор 1 возбужден по номинальной ЭДС и работает в режиме холостого хода, так как расстояние между электродами электроразрядного преобразователя 7 выбрано таким образом,что ЭДС генератора 1 недостаточно для пробоя межэлектродного промежутка,При переходе ЭДС генератора через нуль на положительную полуволну срабатывает ком. мутатор 5 и замыкает обмотку статора на низ. ковольтную обмотку 3 трансформатора 2, Сопротивление низковольтной обмотки 3 транс. форматора 2 на один-два порядка ниже сопротивления обмотки статора ударного генератора 1. Генератор работает в режиме внезапного короткого замыкания, Кривые ЭДС ударного генератора 1 (кривая 11) и тока внезапного короткого замыкания (крнвая 12) представ. лены на фиг, 2, Так как замыкание коммута. тора 5 (фиг. 1) произведено в нуль ЭДС, то ток внезапного короткого замыкания получа. ется максимально возможным за счет периоди. ческой составляющей. Когда ток в цепи обмотки статора достигает заданного уровня, например 0,5 амплитуды тока короткого замыкания,производят разрыв цепи "обмотка статора -низковольтная обмотка трансформатора",ком.мутатором 5 (фиг. 1). Коэффициент трансформации выбран щким образом, что величиныЭДС высоковольтных обмоток 4 достаточныдля пробоя своих межэлектродных промежутков электроразрядного преобразователя 7. Высоковольтные обмотки трансформатора имеютравное количество витков, которые намотаны в параллель, поэтому они находятся в одинаковых магнитных условиях, ЭДС высоковольтных омоток находятся в фазе и плюсами прикладываются к крайним электродам 8 элект роразрядного преобразователя 7, а минусами ксреднему электроду 9, тем самым обеспечивается локальное сосредоточение высокого напря.жения только на электродах электроразрядного преобразователя 7, Магнитная система нм.пульсного трансформатора 2 выполнена линейной. Снижение ЭДС высоковольтных обмоток вдвое ведет к уменьшению веса трансформа. тора на 10 - 15% за счет уменьшения толщины изоляции и изоляционных промежутков при прежнем объеме меди высоковольтной части трансформатора,Обостряющие емкости 10, с момента приложения и нарастания ЭДС высоковольтных обмоток 4 на межэлектродных промежутках элект.роразрядного преобразователя 7 поддерживаютч постоянным уровень электрическон напряженности на межэлектродных промежутках, соответствующий временному значению ЭДС высо. ковольтных обмоток. Поэтому не имеет места затягивание прорастания лидеров в межэлектродных промежутках, что ведет к сокращению предпробойного времени и улучшению коммутационного режима быстродействующего коммутатора 5, Обостряющие емкости 10 выбираются на рабочее напряжение, соответствующеемаксимальной ЭДС высоковольтных обмоток 4,и емкостью в несколько десятков пикофарад.При пробое межэлектродных промежутковэлектроразряднога преобразователя 7, энергияв дутовой разряд поступает как иэ обостряющих емкостей 10, так и из высоковольтныхобмоток 4. Поступление энергии в дутовойразряд из емкостей способствует более быстрому понижению сопротивления в межзлектрод.ных промежутках электроразрядного преобра Озователя 7. Ток цепи "обмотка статора - низковольтная обмотка трансформатора" перево-"дится в цепь "обмотка статора - электроразрядный преобразователь". Длительность импульса тока ти в электроразрядном преобразователе 15принимается в пределах 200 10с. По истечении этого времени коммутатор 5 (фиг. 1)вновь замыкает цепь "обмотка статора - низковольтная обмотка трансформатора". Генератор 1 оказывается в режиме короткого замыка ния, Цепь электроразрядного преобразователя 7обесточивается коммутатором 6. Через времяпаузы тп, равное (150 - 2000) 10 с, в зависимости от требуемого числа импульсов токав нагрузке, замыкается коммутатор 6 и рабочий цикл повторяется в последовательности,описанной выше. Кривые импульсов тока вцепи обмотки низкого напряжения трансформатора представлены на фиг; 3 (кривые 13). Импульсы тока в нагрузке - электроразрядном 30преобразователе - представлены на фиг.4(кривые 14). Число и длительность импульсовтока в электроразрядном преобразователе, каки длительность пауз, задаются оператором иотрабатываются блоком управления. При час- ззтоте ЭДС ударного генератора 50 Гц можнополучить 8 - 10 импульсов давления,Включение высоковольтных обмоток импульсного трансформатора на 3-х электродныйэлектроразрядный преобразователь выполнено 40так, что крайние электроды 8, к которым под.ключена статорная обмотка ударного генератора, находятся под одним потенциалом. В этомслучае коммутаторы 6 и 5 находятся в оптимальных условиях - с нулевой разностью по 45тенциалов на контактах, Отсутствие высокого 6напряжения на быстродействующих коммутаторах 5 и 6 позволяет снизить их рабочее напря. жение в 10 - 20 раз, т.е, ограничить его уровнем амплитудного значения напряжения ударного генератора 1, что приводит к резкому сокращению их веса и габаритов. Так, если коммутаторы выполнять на тиристорах типа Т - 800 - 24, то число,тиристоров наодну установку уменьшится в 5 раэ,Таким образом, за счет конструктивного изменения высоковольтного импульсного трансформатора 2 и электроразрядного преобразо. вателя 7 повышаетсянадежность и снижаются вес и габариты устройства.Формула изобретенияИсточник с управляемым частотным спект. ром импульсов давления, состоящий из электроразрядного преобразователя, высоковольтно. го импульсного трансформатора и ударного генератора, статорная обмотка которого подключена параллельно через быстродействующие ком. мутаторы на низковольтную обмотку высоко. вольтного импульсного трансформатора и к крайним электродам электрораэрядного преоб. разователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, снижения габаритов и веса установки, высоковольтный импульсный трансформатор выполнен с двумя:1 идентичными высоковольтными обмотками, начала которых подключены к крайним электро. дам электрораэрядного преобразователя, а концы к среднему электроду, причем параллельно высоковольтным обмоткам и межэлектродным промежуткам элек трораэрядного преобразователя включены обостряющие емкости.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Иф 3356178,кл. 181-5опублик. 1967.2, Авторское свидетельство СССР,по заявкеУ 1910436/18-25, кл. 6 01 Ч 1/02, 24.04.73прототип) .