Генератор импульсов тока

О П И С А Н И Е923010ИЗоьютЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическиеРеспубликОпубликовано 23.04.32, Бюллетень 15 Дата опубликования описания 23.04.82(71) Заявитель Институт горного дела АН Казахской ССР(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в горном деле при создании новых средств разрушения горных пород, а также во всех технических уст- ройствах, где требуется генерация мощных периодических импульсов энергии (тока),Известен генератор импульсов тока, содержащий силовой трансформатор, к одной из вто ричных обмоток которого подключен выпрямитель для заряда накопительного конденса 1 О тора, а к другой подключена силовая цепьтиристора запуска, управление которым осуществляется от первичной обмотки трансформатора запуска, параллельно конденсатору подключена цепь, содержащая последовательно со 15 единенные силовой тиристор и два управляемых электромагнита с железными сердечниками, обмотка одного из которых подключена к катоду и управляющему электроду силового тиристора,. а обмотка другого - к аноду и катоду тиристора запуска, при этом между одними из разноименных полюсов помещены ферромагнитные опилки, а к другим концам полюсов железных сердечников подключена соответственно цепь анода силового тиристора и накопительного конденсатора 11.При таком выполнении генератора для соблюдения устойчивости работы генератора в автоматическом режиме требуется обеспечить постоянное поступление ферромагнитных опилок взону между полюсами железных сердечников,так как при каждом импульсе тока часть опилок сгорает и разлетается. Это усложняет ра.боту устройства, Кроме того, выделение энергии конденсаторов в виде взрыва опилок непозволяет применять генератор в шахтах, опасных по газу и пыли, Также ограничивает применение генератора то, что для его работы не.обходим источник переменного тока,Известен генератор импульсов тока, которыйсодержит подключенные к источнику питаниядве параллельно соединенные зарядные цепи,каждая из которых состоит из последовательносоединенныхограничительного резистора, зарядного тиристора и накопительного конденсатора,положительные обкладки накопительных кон.денсаторов соединены цепью, состоящей издвух встречно включенных катодами друг к9230104его аноду, управляющий электрод тиристора 8 через резистор 10 также подключен к его ч- аноду, катоды тиристоров 7 и 8 через разрядное сопротивление 11 подключены к отрицательной клемме источника питания, катоды тиристоров 2 и 5 соединены цепью иэ двух последовательно включенных конденсаторов 12 и 13, между общими обкладками которых и положительной клеммой источника питания другу разрядных тиристоров; катоды разрядных тиристоров через разрядное сопротивление подключены к отрицательной клемме истоника питания 2,Однако известный генератор не может работать при последовательном включении зарядных тиристоров, что сужает областЬ применения генератора.Цель изобретения - расширение областиприменения генератора. 10Для этого в генераторе импульсов тока, со-держащем подключенные к источнику питаниядве параллельно соединенные зарядные цепи,каждая из которых состоит из последовательно соединенных ограничительного элемента,зарядного тиристора и йакопительного конденсатора, положительные обкладки накопительных конденсаторов соединены цепью, состоящей из двух встречно включенных катодамидруг к другу разрядных тиристоров, катодыразрядных тиристоров через разрядное сопро.тивление пбдключены к отрицательной клеммеисточника питания, между катодами зарядныхтиристоров включены два последовательно соединенных коммутирующих конденсатора, между общими обкладками которых и положительной клеммой источника питания включеныпоследовательно соединенные гцунтируюшийтиристор, включенный согласно с напряжениемисточника питания, и конденсатор, параллельнокоторому подключены последовательно соеди.пенные катушка индуктивности, резистор идиод, включенный согласно с напряжениемисточника питания, в каждой зарядной цепимежду отрицательной клеммой источника питания и отрицательной обкладкой накопительного конденсатора включена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых через второй диод подключенак управляющему электроду шунтирующего тиристора и через третий диод . к управляющемупереходу зарядного тиристора другой заряднойцепи, управляющий электрод каждого разрядного тиристора через ограничительный резистор подключен к его аноду.На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора.Генератор содержит подключенные параллельно источнику питания две зарядных цепи;первая иэ которых состоит из последовательносоединенных ограничительного элемента 1, за Орядного тиристора 2 и накопительного конденсатора 3, а вторая - из ограничительного элемента 4, зарядного тиристора 5 и накопительного конденсатора 6, положительные обкладки конденсаторов 3 и 6 соединены цепью, состоящей из двух встречно включенных разряд.ных тиристоров 7 и 8, управляющий электродтиристора 7 через резистор 9 подключен к включена цепь, состоящая из последовательносоединенных шунтирующего тиристора 14 иконденсатора 15, параллельно которому под.ключена цепь, состоящая из последовательносоединенных катушки индуктивности 16, рези.стара 17 и диода 18, между отрицательнойклеммой источника питания и отрицательнойобкладкой конденсатора 3 включена первичнаяобмотка коммутационного трансформатора 19,а между отрицательной клеммой источникапитания и отрицательной обкладкой конденсатора 6 включена первичная обмотка трансформатора 20, вторичная обмотка трансформатора 19 через диод 21 подключена к управляющему переходу тиристора 14 и через диод 22к управляющему переходу тиристора 5, а вторичная обмотка трансформатора 20 через диод23 подключена к управляющему переходу тиристора 14 и через диод 24 к управляющемупереходу тиристора 2. Работает генератор следующим образом.После подключения генератора к источнику питания производится запуск генератора путем подачи открывающего импульса от внешнего источника на управляющий переход зарядного тиристора 2. Тиристор 2 открывается и начинает протекать ток по цепи; положительная клемма источника питания, элемент 1, тири- стор 2, конденсатор 3, первичная обмоткатрансформатора 19, отрицательная клемма источника питания. Происходит заряд конденсатора 3, В то же время происходит заряд конденсаторов 12, 13 и 6, подключенных параллельно конденсатору 3, Емкость накопительных конденсаторов 3 и 6 намного больше, чем емкость коммутационных конденсаторов 12 и 13, поэтому батарея конденсаторов 12 и 13 будет заряжена до напряжения, лишь немногим меньшего, чем напряжение на конденсаторе 3. По мере увеличения напряжения ма конденсаторе 3 ток, проходящий через резистор 9 и управляющий переход тиристора 7, возрастает, Когда этот ток достигает величины тока отпирания, тиристор 7 открывается и ггроисходит разряд конденсатора 3 по цепи, состоящей иэ положительной обладки конденсатора 3, гиристора 7, разрядного сопротивления 11, первичггой обмотки трансформатора 19, ог ргч ь г ельной обкладки конденсатора 3. В мг чен 1 зтогс раз.ряда во вторичной обмотке тр:нсформатора 9возникает импульс тока, который через диод22 подается на управление тиристора 5 иоткрывает его. Этот же импульс подается через диод 21 на управление тнристора 14, который также открывается. Открытие тиристора 5 приводит к тому, что начинает заряжаться конденсатор 6, а тиристор 2 благодаря коммутации, осуществляемой конденсаторами 12и 13, закрывается. Этот процесс происходит Оследующим образом.Открытие тиристора 5 приводит к тому,что положительный потенциал батареи конденсаторов 12 и 13 прикладывается к катоду тиристора 2, а отрицательный потенциал - к аноду этого же тиристора, т.е. к тиристору 2прикладывается обратное напряжение. В то жевремя открытие тиристора 14 приводит к тому, что параллельно участку цепи, состоящемуиз элементаи тиристора 2, подключается 20незаряженный конденсатор 15, который впервые моменты после включения шунтируеттиристор 2 и элемент 1, вызывая падение прямого напряжения на этом участке цепи. Нотак как в этот же момент времени к этому 25же участку цепи прикладывается обратное,напряжение конденсаторов 12 и 13, то на катоде тиристора 2 появляется положительный потенциал и он закрывается. Катод тиристора14 подключен между обкладками конденсато- З 0ров 12 и 13, что приводит к запиранию тири.стора 14 после их заряда,После того, как тиристор 14 закрывается,конденсатор 15 разряжается через индуктивность 16, резистор 17 и диод 18, причем благодаря наличию индуктивности 16 и диода 18конденсатор 15 персзаряжается до обратногонапряжения, что способствует большей зф.фективности шунтирования в следующих циклах генерации импульсов. Второй цикл генерации импульсов после включения генераторапроисходит аналогично первому, отличие состо.ит лишь в том, что энергия для импульса тока запасается в конденсаторе 6, который заряжается через тиристор 5 и элемент 4, разрядконденсатора 6 происходит при открываниитиристора 8, а управляющий импульс вырабатывается в трансформаторе 20. Третий циклповторяет первый и т.д. Таким образом, генератор устойчиво работает в автоматическом режиме без искрового замыкания или прерывания разрядной цепи, что обеспечивает надежность и безопасность его работы в шахтных условиях, Импульсы тока периодически проходят через разрядное Ы сопротивление 11, которое может представлять собой участок горйой порль, разрушающеися пол воздействием электри ской:ергии. аналогичным образом генератор может быть применен для получения электрогидравлического эффекта, Для этого достаточно использовать в качестве зарядного сопротивления любой, достаточно прочный полупроводяший материал .(например, рутил, корунд), на котором возникает поверхностный разряд, и погрузить разрядное сопротивление в воду.Также генератор может быть применен во всех устройствах, где требуется надежная генерация периодических импульсов тока,Кроме того, данный генератор может работать как от источника постоянного тока, так и от источника переменного тока через выпрямитель, в то время как для работы известного необходимо наличие источника перемен.ного тока.Формула изобретенияГенератор импульсов тока, содержащий подключенные к источнику питания две параллельно соединенные зарядные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соеди.ценных ограничительного элемента, зарядного тиристора и накопительного конденсатора, положительные обкладки накопительных конденсаторов соединены цепью, состоящей из двух встречно включенных катодами друг к другу разрядных тиристоров, катоды разряд.ных тиристоров через разрядное сопротивле.ние подключены к отрицательной клемме источника питания,отл и чающий с я тем,.что, с целью расширения области применения генератора, между катодами зарядных тиристоров включены два последовательно соединенных коммутирующих конденсатора, между общими обкладками которых и положительной клеммой источника питания включены последо вательно соединенные шунтирующий тиристор, включенный согласно с напряжением источника питания, и конденсатор, параллельно которому подключены последовательно соединенные ка. тушка индуктивности, резистор и диод, включенный согласно с напряжением источника питания, в каждой зарядной цепи между отрицательной клеммой источника питания и отрицательной обкладкой накопительного конден. сатора включена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых через второй диод подключена к управляю шсму электроду шунтирующего тиристора и через третий диод к управляющему переходу зарядного тиристора другой зарядной цепи, управляющий электрод каждого разрядного8 1, Авторское свидетельство СССР К 365805,кл, Н 03 К 1/00, 1971. 2, Авторское свидетельство СССР й 212330,кл. Н 03 К 3/57, 1966 (прототип).Составитель И. БеляковаТехред Ж. Кастелевич Редактор С. Пыжова Корректор 10. Макаренко Тираж 954ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб;, д. 4/5 Заказ 2608/77 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 923010 тиристора через ограничительный резистор подключен к его аноду.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе