Генератор импульсов тока

)М. Кл. Н 03 К 3/ вки И с прн инение 3 Ьоударствкнный коинтет 23) Я рноритет Опубликован делам изобретений н открытий етень М ЙО (53) УДКб 21.33.10.82, Б икования опнса И. Черня В,) Авторы изобретен Мзрт Я)", 7 ьяттинский политехнический институт 71) Заявите) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТО 2к выходу которого через зацепь подключен первый конденцепь из последовательно соех первого диода и дросселя ия, второй диод, мост, в два положных плеча которого вклюгрузочные катушки индуктивноорой и третий конденсаторы, ные в два других плеча моста, р, включенный в первую диамоста, причем второй диод вкл вторую диагональ моста, цепь едовательно соединенных перво а и дросселя насыщения вклювторую диагональ моста через конденсатор 2 . И о то рядную сатор,н ль диненн насыще против ены для вид сти, ввключе обм тиристогональ пле чен во из пос цена в рвы Недостат является ма мое схемой щих своиств его .коммута ме этого, и рует в нагр известного генераторавремя, предоставляевосстановления запираюистора, что снижаетную устойчивость. Кротный генератор формиом о л ак- г т и в полнительное к авт,свил-в вашин, В. М. Шатунов, и С. Н, Федотов обретение относится к импульсехнике и предназначено для имного возбуждения активно-индукх нагрузок, в частности индуктостановок индукционного нагрева. встен генератор импульсов тока итания индуктивной нагрузки в двух гальванически несвязанных ок, которые представляют собой вую схему, в два противоположныхю которой включены эти обмотки, других плеча включены накопии тельные конденсаторы, а в диагонал моста включены коммутирующие прибо ры 1.Однако в данном генераторе регу лировать выходную мощность можно только за счет изменения скважност импульсов или групп импульсов, а т же изменением частоты следования импульсов или групп импульсов.Известен генератор импульсов то который содержит истоцник постоянн олько однополярные3 97065 импульсы тока, что уменьшает эффективность использования генератора в качестве источника питания установок индукционного нагрева, особенно при нагреве ферромагнитных изделий. При постоянной частоте импульсов тока в нагрузке выходная мощность не регулируется. Обмотка дросселя насыщения обтекается суммарным током обеих обмоток нагрузки в течение времени разря о да первого конденсатора, что вызывает его нагрев и снижает КПД генератора в целом.Цель изобретения - повышение коммутационной устойчивости и одновремен.15 ное обеспечение возможнос,ти регулирования выходной мощности при постоянной частоте следования импульсов тока в нагрузке, а также повышение КПД и эффективности использования генерато ра в качестве источника питания установок индукционного нагрева.Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов тока, содержащий последовательно соединенные ис- д точник постоянноо тока и зарядный элемент, первый конденсатор, первый тиристор, мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены второй и третий конденсаторы, в два ЗО других плеча включены первая и вторая нагрузочные катушки индуктивнос,тей, в первую диагональ мостовой схемы включен диод, введены четвертый конденсатор и второй, третий, четвертый и пятый тиристоры, причем во вто рую диагональ мостовой схемы включены. последовательно соединенные источник постоянного тока и зарядный элемент, катод диода через встречно-параллельно соединенные второй и третий тиристоры подключен к первой обкладке первого конденсатора и аноду первого тиристора, катод которого через встречно-параллельно соединенные четвертый и г 1 ятый тиристоры подсоединен к аноду диода, а через четвертый конденсатор к первому выводу вто" рой диагонали мостовой схемы, к второму выводу которой подключена вторая50 обкладка первого конденсатора.На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого генератора; на фиг, 2 - диаграммы значений напряжений на конденсаторах, тока нагрузки и напряжения на втором55 тиристоре.Генератор содержит блок 1 из источника постоянного тока и зарядного элемента, мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены конденсаторы 2 и 3, в два другихплеча включены нагрузочные катушки 4и 5 индуктивностей, которые могутбыть взаимоиндуктивно связанными, Впервую диагональ включен диод 6. Вовторую диагональ мостовой схемы включена цепочка из последовательно соединенных конденсатора 7, тиристора 8,конденсатора 9, Катод диода 6 соединен с анодом тиристора 8 конденсатора 9. Катод диода 6 соединен с анодом тиристора 8 через параллельновстречно соединенные тиристор 10 итиристор 11, Анод диода 6 соединенс катодом тиристора 8 через параллельно - встречно соединенные тиристор 12 и тиристор 13,Обычно конденсаторы выбираютсятаким образом, чтобы емкость конденсаторов 7 и 9 была меньше емкости конденсаторов 2 и 3. Кривая 14(фиг. 2) изображает изменение тока вкатушке 4, кривая 15 - напряжение наконденсаторе 2, кривая 16 - напряжение на конденсаторе 2, кривая 16напряжение на конденсаторе 7, кривая7 - напряжение на тиристоре 10,Генератор работает следующим образом.В исходном состоянии конденсаторы заряжены до требуемого уровня напряженияКроме того, конденсаторы 2 и 3 подзаряжаются от источника постоянного тока через катушки 4 и 5. При включении в момент Ср (фиг, 2) от схемы управления тиристоров 10 и 12 конденсаторы 7 и 9 разряжаются соответственно на катушки 4 и 5, После того, как напряжение на конденсаторах 7 и 9 уменьшится, но еще не достигнет нулевого значения, от схемы управления открывается тиристор 8. При этом происходит запирание тиристоров 10 и 12, и ток катушки 4 замыкается по контуру; катушка 4 - конденсатор 7 тиристор 8 - конденсатор 9 - конденсатор 3 - катушка 4, а ток катушки 5 замыкается по контуру катушка 5 " конденсатор 2 - конденсатор 7 - тиристор 8 - конденсатор 9 катушка 5. При этом конденсаторы 7 и 9 успевают перезарядиться, так как их емкость меньше емкости конденсаторов 2 и 3, которые разряжаются частично (фиг, 2, кривая 15, кривая 16 время с). После того, как97.065напряжение на катушках 4 и 5 станетравным напряжению на конденсаторах2 и 3, откроется диод 6, а тиристор8 обесточится и закроется. Ток катушек 4 и 5 перехватывается в цепь диода 6, и энергия, запасенная в них,будет рекуперироваться соответственно в конденсаторы 2 и 3. Когда ток внагрузке уменьшится до нуля, напряжения на конденсаторах 2 и 3 несколько 1 Оувеличатся. За время перезаряда конденсаторов 7 и 9 напряжения на конденсаторах 2 и 3 уменьшатся. До своего первоначального напряжения они заряжаются от источника постоянного тока,через катушки 4 и 5. Поэтому послеуменьшения тока до нуля, ток в каждойкатушке 4 и 5 увеличивается в обратном направлении до величины, равнойполовине входного тока. Затем в работе генератора импульсов тока наступает пауза. В момент времени(Фиг. 2)от схемы управления включаются тиристоры 11 и 13. Конденсаторы 7 и 9 перезаряжаются через катушки 4 и 5. При Иэтом в них формируется полусинусоидальный импульс тока обратного знака. Ког. -да ток через тиристоры 11 и 13 станетравным нулю, они запираются. Послеэтого в работе генератора опять 30наступает пауза. Затем от схемы управления включаются тиристоры 10 и12 и процесс повторяется.Предлагаемый генератор импульсовтока обладает большей, чем у прототи-па коммутационной устойчивостью, таккак отрицательное напряжение, запирающее тиристоры 10 и 12, прикладывается в течение всего времени перезаряда конденсаторов 7 и 9 после фвключения тиристора 8, .У прототипаэто время составляет только частьпериода разряда до нуля,Импульсы тока в нагрузке у предлагаемого генерарора разнополярны.Это повышает эффективность использования генератора в качестве источника питания установок индукционногонагрева, особенно при нагреве ферромагнитных изделий за счет повышенияпотерь на гистерезис.В отличие от прототипа возможнорегулирование выходной мощности генератора при постоянной частоте импульсов тока в нагрузке. Для этого необходимо изменение момента включениятиристора 8. Это делает удобным эксплуатацию генератора при использовании его в качестве источника питанияимпульсных электромеханических, на" пример индукционно-динамических, преобразователей.Отсутствие дросселя насыщения, обмотка которого обтекается суммарным током обеих обмоток индуктивной нагрузки, уменьшает потери в генераторе, что повышает его КПД.Формула изобретенияГенерат р импульсов тока, содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока и зарядный элемент, первый конденсатор, первый тиристор, мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены второй и третий конденсаторы, в два других плеча включены первая и вторая нагрузочные катушки индуктивности, в первую диагональ мостовой схемы включен диод, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения на- дежности работы и КПД при одновременном обеспечении возможности регулирования выходной мощности при постоянной частоте импульсов тока в нагрузке, в него введены четвертый конденсатор и второй, третий, четвертый, пятый тиристоры, причем во вторую диагональ мостовой схемы включены последовательно соединенные источник постоянного тока и зарядный элемент, катод диода через встречно-параллельно соединенные второй и третий тиристоры подключен к первой обкладке первого конденсатора и аноду первого конденсатора и аноду первого тиристора, катод которого через встречно-параллельно соединенные четвертый и пятый тиристоры подсоединены к аноду диода, а через четвертый конденсатор к первому выводу второй диагонали мостовой схемы, к втооому выводу которой подключена вторая обкладка первого конденсатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Луконин Е.И. и др. Импульснаясхема возбуждения электромагнита ускорителя. "Приборы и техника эксперимента". 1974, Нф 6. с. 17-192. Авторское свидетельство СССРй 693535, кл, Н 03 К 3/53, 1978