Формирователь импульсов тока

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК143274 03 К 3/5 Т СССРОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМ ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ САНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ Бюл. В 39инский, В И.ГонВ.Н.Макаревичи М.М.Штейн(088.8)е свидетелН 03 К 3/свидетельсН 03 К 3 к 1 ро ьство СС 53, 1977 тво СССР /53, 198 К АВТОРСКОМУ СВ(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ТОКА(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в технике Физического эксперимента, в электрофизической аппаратуре,в ускорителях заряженных частиц Делью изобретения является повышениеКПД и надежности работы. Устройство содержит вентили 1-6, источник 7 пе ременного напряжения, дроссели 8, 1 и 16,накопительный конденсатор 9, обмотки 10 и 14 возбуждения, бло управления, вентили 12 и 13. Блок 1 содержит выпрямитель 17, источник 18 опорного напряжения, компаратор 19, инвертор 20, формирователи 21 и 22 управляющих импульсов. В устройс ве реализован перевод конденсатора в режим частичного перезаряда, что позволяет в 2;5 раза уменьшить поте в его диэлектрике и на 20-ЗОХ увели чить КПД генератора. Выполнение обмотки возбуждения электромагнита из двух частей и предложенное .подключе ние источника переменного напряжени позволяют в два раза снизить напряжение на выводах обмотки по отношен к общей шине. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил,Изобретение отосится к импульсойэлектротехнике и может быть использовано в технике физического эксперимента, в электрофизической аппаратуре, н ускорителях заряженных частиц5Цель изобретения - увеличение КПДи повышение надежности работы,На фиг.1 изображена электрическаяблок-схема формирователя на фиг,2У10временные диаграммы работы.Формирователь импульсов тока содержит шесть вентилей 1-6, источник.7 переменного напряжения, первый дроссель 8, накопительный конденсатор 9,первую обмотку 10 возбуждения, блок11 управления, катод первого вентиля 1 соединен с анодом второго вентиля 2 и подключен через последовательно соединенные первый дроссель 8и источник 7 переменного напряжения ккатоду третьего вентиля 3 и анодучетвертого вентиля 4, аноды пятого ишестого вентилей 5 и 6 соединены между собой через накопительный конденсатор 9, управляющие входы первого, второго и пятого вентилей соединены с первым, вторым,и третьимвыходами блока управления соответственно, первый и второй вхоцы которого соединены с первой и второйшинами источника 7 переменногонапряжения, аноды первого и третьеговентилей соединены между собой иподключены к началу первой обмотки10 возбуждения, седьмой и восьмойвентили 12 и 13, вторую обмотку 14возбуждения, второй и третий дроссели 15 и 16, конец первой обмотки10 возбуждения соединен со среднейточкой второго дросселя 15, включенного между катодами пятого и шестоговентилей 5 и 6, аноды которых подключены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой черезтретий дроссель 16, средняя точкакоторого подключена через вторую обмотку 14 возбуждения к катодам втоРого и четвертого вентилей 2 и 4,управляющий вход восьмого вентилясоединен с четвертым выходом блока 11управления.Блок 11 управления содержит выпрямитель 17, источник 18 опорного напряжения, компаратор 19, инвертор 20и первый и второй Формирователи 21и 22 управляющих импульсов, первыйи второй входывыпрямителя 17 подключеы к соотнетствующим входам блока 11 управления,н хол выпрямителя 17 соедине с первым входом компаратора 19, второй вход которого подключе к источнику 18 опорного напряжения, а выход - к входу первого формирователя 21 управляющих импульсов и через инвертор 20 к входу второго формирователя 22 управляющих импульсов, первый и второй выходы первого и второго формирователей 21 и 22 управляющих импульсов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока 11 управления.Формирователь работает следующим образом.Пусть к моменту времени(фиг.2) накопительньп конденсатор 9 заряжен до амплитудного напряжения, полярность которого, а также полярность напряжения источникасоответствует показанным на фиг,1 (без скобок), В даныл момент времени выходное напряжение выпрямителя 17 (фиг,2 а) сравнивается с опорным, вырабатываемым источником 18 (фиг.2 б), компаратор 19 переключается в состояние с низким выходным напряжением, на выходе инвертора 20 (фиг.2 г) скачком появляется высокий уровень напряжения, который запускает формирователь 22 импульсов (фиг,2 д). Выходныеимпульсы формирователя 22 поступаютна управляющие входы вентилей 3 и 5,и они отпираютсяНачинается разрядконденсатора на обмотку возбуждения электромагнита. Ток разряда замыкается по цепи: положительная обкладка конденсатора 9, вентиль 5, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентили 3 и 4, обмотка 14 возбуждения, дроссель 16, вентиль 13, отрицательная обкладка конденсатора 9 (фиг.2 е). Под действием этого тока дроссели15 и 16 насыщаются, материал их магнитопровода, обладающий прямоугольной петлей гистеризиса,переводитсяв состояние с индукцией -В , В момент5временинапряжение выпрямителя 17 вновь сравнивается с опорным (источник 18), компаратором 19 переключается в состояние с высоким выходным уровнем и запускает формирователь 21 импульсов (фиг.2 в). Выходной импульсформирователя отпирает управляемыйвентиль 2, и появляется ток источника перемеого апряжеия, замыкаю1432741 1. 414с э- добротнос образован онт 20 енг оРом, вентиля и электрома том," ок и14 И) апояжение и очника 7 на ом интервал емен 9 ф 25 7 п= 3,14С ез скобок, Через неуправля ость конденсато 9. й вентиль 4ока обмотки 14агнита и тока ис Регулируя жения, можно нять амплиту саторе 9, а ает разность т уждения электром 7, т.е. 11 времениве тановится равгек яжения на конденательно, амплитуу нап следо ромаг очникоментОсти Я 14 ичина этоиэ ои нулю, вентилтервале С -С ду тока элек ита и, соответзапирается и на ин и по мент смещается1моментвлево (из 3, исклюу прои иноот в о щийся по цепи; источник 7, дроссель 8, вентили 2 и 4, источник 7 (Фиг.2 ж), В момент временинапряжение конденсатора 9 меняет знак (полярность обозначена на Фиг.1 в скобках) и начинает прикладываться через неуправляемые вентили 6 и 12 к обмоткам дросселей 15 и 16 насьпцения, вызывая размагничивание материала их магнитопровода, К моменту времени С дроссели насыщаются (индукция становится равной +В), конденсатор 9 подключается к управляемым вентилям 5 и 13 в запирающем направлении, вентили 5 и 13 запираются, и ток электромагнита переводится в неуправляемые вентили 6 и 12, замыкаясь по цепи: положительная обмотка конденсатора 9, вентиль 6, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентили 3 и 4, обмотка 14 возбуждения,. дроссель 16, вентиль 12, отрицательная обкладка конденсатора 9. Ток конденсатора 9 с моментаскачком меняет знак, и напряжение по мере заряда приобретает исходную полярность, обозначенную на фиг.1 включенные последовательно дроссель 8 и обмотки 10 и 14 электромагнита передают накопленную в них энергию конденсатору 9, Их ток замыкается по цепи: положительная обкладка конденсатора 9, вентиль 3, дроссель 15, обмотка 10 возбуждения, вентиль точник 7, дроссель 8, вентиль 2, обмотка 14 возбуждения, дроссель 16, вентиль 12, отрицательная обкладка конденсатора 9, В момент времени с ток указанной цепи уменьшается до нуля, а конденсатор 9 заряжается до максимального напряжения исходной полярности. В дальнейшем выходное напряжение выпрямителя 17 вновь становится равным опорному, что приводит к следующему включению управляемых вентилей 5 и 13. В схеме протекают процессы, аналогичные рассмотренным. с тем отличием, что формирователь 21 импульсов в момент 1,О отпирает управляемый вентиль 1, на интервалеток источника замыкается по цепи: источник 7, вентили 3 и 1,дроссель 8 и источник 7, а послеравенства тока обмоток 10 и 14 электромагнита и тока источника 7 (момент51, ) вентиль 3 запирается и до момента Т окончания ток проводят вен 13тили 1 и 4,Приравнивая для установившегосярежима энергию, теряемую в элементах0генератора эа один импульс, и энергию,потребляемую эа это время от источника, можно получить следующее выражение для амплитуды напряжения конденсаторной батареи: величину опорного напряв широких пределах измественно, магнитного потока в его рабочем зазоре. ьппении опорного напряжениначала тока 1 источникана диаграмме вправо (вен 2 включается позднее), аокончания тока смещается а сдвига момента време т.е. из-за оолее раннего чения вентилей 5 и ",3). Поэто исходит уменьшение длительнос тервала 1-, что приводит в ветствии с выражением (1), к шению напряжения,. При регулир временное расположение амплит ка источника пс отношению к е апряжению практически не изменяется. Это обеспечивает высокое значение коэффициента мощности генератора и его КПД в широком диапазоне изменения тока возбуждения электромагнита,Предложенное устройство по сравнению с известным обладает повьппенны ми коэффициентом полезного действияи надежностью. Перевод конденсатора в режим частичного перезаряда, реализованный в предложенном устройстве, позволяет в 2,5 раза уменьшить потери в диэлектрике и на 20-307 увеличить КПЛ генератора. Выполнение обмотки возбуждения электромагнита из двух частей и предложенное подключение источника переменного напряжения позволяют в 2 раза снизить напряжение на выводах обмотки по отношению к общей шине.Формула изобретения1. Формирователь импульсов тока,,содержащий шесть вентилей, источник переменного напряжения, первый дроссель, накопительный конденсатор, первую обмотку возбуждения, блок управления, катод первого вентиля соединен с анодом второго вентиля и подключен через последовательно сое,диненные первый дроссель и источник переменного напряжения к катоду третьего вентиля и аноду четвертого вентиля, аноды пятого и шестого .вентилей соединены между собой через накопительный конденсатор, управляющие входы первого, второго и пятого вентилей соединены с первым, вторым и третьим выходами блока управления соответственно, первый и второй входы которого соединены с первой и второй шинами источника переменного напряжения, аноДы первого и третьего вентилей соединены между собой .и подключены к началу первой обмотки возбуждения, о т л и ч а ю щ и й с я327416тем, что, с целью увеличения КПД иповышения надежности работы, в неговведены седьмой и восьмой вентили, бвторая обмотка возбуждения, второй итретий дроссели, конец первой обмоткивозбуждения соединен со средней точкой второго дросселя,. включенногомежду катодами пятого и шестого вентилей, аноды которых подключены к катодам соответственно седьмого и восьмого вентилей, аноды которых соединены между собой через третий дроссель, средняя точка которого подключена через вторую обмотку возбуждения к катодам второго и четвертоговентилей, управляющий вход восьмоговентиля соединен с четвертым выходомблока управления.2. Формирователь по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит вентиль, источникопорного напряжения, компаратор, инвертор и первый и второй формировате" 25 ли управляющих импульсов, первый ивторой входы выпрямителя подключенык соответствующим входам блока управления, выход выпрямителя соединенс первым входом компаратора, второй ЗО вход которого подключен к источникуопорного напряжения, а выход - к входу первого формирователя управляющихимпульсов и через инвертор к входувторого формирователя управляющих импульсов, первый и второй выходы первого и второго формирователей управляющих импульсов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока уп равленияСоставитель В. Техред М.Дидык ико рректор В. Романенк Редактор О.Юрковецк одписное ираж 929 Заказ 5462 53 ВИИПИ осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий