Магнитотиристорный формирователь импульсов для накачки лазера на парах металлов

Номер патента: 1465945

Авторы: Окунев, Пахомов, Петраков, Петрунькин, Степаньянц

ZIP архив

Текст

,8014659 4 Н 0 З К ЗП СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЖ)БРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛ ЬСТ И АВТОРСКОМУ инст (72) АГ. и А.Л (53) (56) агнитные импул64, с. 71,СССР 1983. РМИРОВАЛАЗЕРА(54) МАГНИТОТИРИСТОРНЫЙ ФОТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ НАКАЧКИНА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ(57).Изобретение относится кной технике и может быть испвано для питания лазеров на иметаллов. Целью изобретения яся повышение крутизны фронта сов в нагрузке при одновременном повьглении стабильности работы, снижение массы и габаритов формирователя импульсов, Формирователь импульсов содержит тиристорный генератор 1 с импульсным трансформатором 2, и магнитных звеньев (3-1)-(3-и) сжатия, соединенных последовательно, газо- . разрядную трубку 4. Каждое звено сжатия содержит конденсатор 5, нелинейный дроссель 6, дополнительный конденсатор 7, резистор 8. Тиристорный генератор 1 выполнен на основе двух коммутационных блоков, каждый из которых содержит дроссели, три тиристора и конденсатор. Схема генератора приводится в описании изобретения. Дроссели 6 и трансформатор 2 выполнены на сердечниках из аморфных сплавов, что позволяет сущестЭвенно снизить потери наперемагничивание3 ил.Изобретение относится к импульсной технике.и может быть использовано для питания лазеров на парахметалловЦель изобретения - повышение крутизны фронта импульса в нагрузке фпри одновременном повышении стабильности работы, снижение массы и габаритов магнитотиристорного формирователя импульсов.На фиг.1 изображена структурнаялектрическая схема предлагаемогоагнитотиристорного формирователямпульсов; на фиг.2 - пример выполения тиристорного генератора; наиг.З - кривые перемагничивания.морфного сплава и пермаплоя. Магнитотиристорный формирова 1 тель импульсов для накачки лазера на парах металлов содержит тиристорнь генератор 1 с импульсным трансф 4 орматором 2 на его выходе, и магнитных звеньев 3-1 - 3-п сжатия последовательно соединенных вход первого из которых соединен с повышаюцей обмоткой импульсного трансформатора 2, выход последнего соединен с потенциальным выводом газоразрядной трубки 4, причем каждый из и магнитых звеньев 3-1 - 3-и сжатия содерсит конденсатор 5 и нелинейный дроссель 6, дополнительный конденсатор 7, резисторы 8, дополнительный кбненсатор 1 подключен параллельно азоразрядной трубке 4, в каждом з и магнитных звеньев 3-1 - 3-и сжатия параллельно конденсатору 5 одключен резистор 8, причем нели- ейные дроссели 6 в каждом из и маг- итных звеньев сжатия и Импульсный грансформатор 2 выполнены на сердечниках из аморфных сплавов, а емкость ,цополнительного конденсатора 7 равИа емкости конденсатора 5 и магнитных звеньев 3-1 - 3-и сжатия.Тиристорный генератор 1 выполнен Иа основе двух коммутационных блоков 9 и 10, каждый из которых содержит дроссели 11 и 12, тиристоры 13 и 14 И конденсатор 15.Магнитотиристорный формирователь Импульсов работает следующим образом.Тиристорный генератор 1 формирует 1 мпульсы, длительность которых опРеделяется областью допустимых режимов использованных в нем тиристоров. Через импуньсньп трансформатор 2эти импульсы поступают на вход пмагнитных звеньев 3-1 - 3-и сжатия Призаряде конденсатора 5 каждого иззвеньев значение магнитной индукциив сердечнике дросселя 6 этого звенаначинает возрастать и через некоторое время достигает индукции насьпце ния. После этого индуктивность дросселя резко уменьшается и через дроссель протекает импульс тока, приводящий к перезаряду конденсаторов 5звеньев, далее процесс повторяетсяв следующем звене генератора, Длительность процессов в каждом звенеопределяется количеством витков обмотки соответствующего дросселя,так как емкости конденсаторов звень ев равны, а сердечники дросселей поразмерам. Число витков уменьшаетсяот звена к звену, что приводит ксжатию импульса тока во времени, врезультате чего длительность импуль са тока на выходе цепочки может бытьво много раэ меньше, чем на входе.В исходном состоянии, когда импульс поступает на вход цепочки сжатия, напряжения на всех конденсаторах равны нулю, а токи и индукцияв сердечниках дросселей определяютсяположением рабочей точки на петлеперемагничивания ферромагнитногосердечника.На фиг.З показаны кривые с и бперемагничивания соответственноаморфного сплава и пермаллоя, Различная форма этих кривых определяетразличные режимы работы предлагаемого генератора и прототипа. Посленасьпцения сердечника каждого издросселей через него протекает импульс тока, приводящий к перезарядуконденсаторов звеньев. При выходе 45 из насьпцения пермаллоевый сердечникв прототипе оказывается в состоянии с нулевым током и индукцией,близкой к индукции насьпцения. Привыходе иэ насьпцения сердечника из 50аморфного сплава в генераторе токчерез дроссель 6 не равен нулю, асоответствует значению напряженности магнитного поля в точке перегибакривой намагничивания.Энергия, запасенная при этом вдросселях, приводит к возникновению в цепях генератора затухающихФколебательных или апериодическихпроцессов скорость затухания кото 3 14рых определяется индуктивностью Ьн 1дросселей в ненасыщенном состоянии,емкостью конденсаторов звеньев нвеличиной сопротивлений резисторов8, подключенных параллельно этимконденсаторам. Режим работы генератора зависит от того успеет ли токчерез дроссель 6 уменьшиться до нуляв течение межимпульсного интервала.В этом случае перемагничивание сердечника происходит по частной петлес перепадом индукции В -В (криваяВ на фиг.З). Если ток через дрос.сель к началу очередного цикла работы не равен нулю, а значение начальной индукции превышает В торабочий перепад индукции уменьшается до В-В, (криваяна фиг.З). Если эта разность меньше, чем В -П неэмад.л- Вс 2(Б- амплитуда наи ипряжения; ,- время заряда конденсатора и-го звена; Б- числовитков Я- площадь сечения сердечника), то насыщение и-го сердечникапроисходит раньше, чем закончитсяполный заряд конденсатора звена,чтоявляется нарушением нормального режима работы. Вследствие этого первоначально происходит уменьшение амплитуды напряжения в нагрузке, а затем при существенном нарушении указанного неравенства) срыв работы генератора.Наиболее сложно выполнить указанное условие затухания тока в первом звене генератора, так как индуктивность Ь , первого дросселя в кенасьзценном состоянии максимальна: Ь нн 1 Ь ннЬ нн . При отсутствии резистора 8, т.е. при К = сф, возникающий медленно затухающий колеба-". тельный процесс не дает возможности обеспечить стабильную работу генератора. Таким образом, подключение резисторов параллельно конденсаторам .звеньев сжатия позволяет стабилизировать работу генератора в широком диапазоне частот повторения импульсов. Скорость затухания токов . в этом случае достаточна для тогр чтобы обеспечить необходимый минимальный перепад индукции.После насыщения дросселя последнего звена происходит формирование импульса тока через нагрузку. Форма этого импульса существенным образом зависит от соотношения емкостей обо 65945 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стряющего конденсатора 7, подключенного параллельно нагрузке, и конденсатора 5 последнего звена.Для оптимальной накачки лазерана парах меди необходимо, чтобыэнергия импульса накачки была возможно большей при возможно меньшейдлительности фронта импульса тока.При равенстве емкостей конденсато- ров 5 и 7 происходит сначала полный перезаряд конденсатора 5 наконденсатор 7, а затем (после развития пробоя газоразрядной трубкилазера) разряд конденсаторананагрузку, Длительность фронта определяется только скоростью пробоятрубки и не зависит от индуктивности дросселя последнего звена. Вслучае отсутствия конденсатора 7,энергия, передаваемая в нагрузку,также равна полной энергии исходного импульса с учетом потерь в цепочке, однако длительность фронтаимпульса тока реально здесь примерно в два раза больше, так как индуктивность насыщенного последнего дросселя, включенного последовательно снагрузкой, удлиняет этот фронт. В промежуточных случаях имеет место неполная передача энергии из конденсатора 5 в конденсатор 7 и раздвоениеимпульса тока через нагрузку, Первыйимпульс тока формируется при разряде конденсатора 7 носле пробоя газоразрядной трубки, второй - при разряде конденсатора 5 после повторного насыщения последнего дросселя 6. Второй Импульс тока не даетполезного вклада в генерацию лазера ввиду специфики работы лазера напарах меди, связанной с заселениемметастабнльного уровня атомов медив течение первого импульса тока.Подключение конденсатора параллельно нагрузке в генераторе позволяетсущественно укоротить фронт импульса тока через нагрузку, что приводит к увеличению мощности генерации лазера.ФЕще одним важным следствием применения сердечников из аморфных сплавов является значительное снижение потерь на перемагничивание, Эксперименты показали, что для охлаждения сердечников из аморфного сплава 2 НСР в генераторе, работающем в режиме, необходимом для получения генерации в лазере на парах меди, 1465945достаточно воздушного охлаждения(вентилятор), причем температураих поверхности через 1 ч работы непревьппает 70 С. Формула изобретенияИагнитотиристорный формировательимпульсов для накачки лазера на парах металлов, содержащий тиристорный генератор с импульсным трансформа-тором на его выходе, и магнитныхзвеньев сжатия, последовательно сое ; диненных, вход первого иэ которыхсоединен с повьппающей обмоткой им" пульсного трансформатора, выход по; следнего соединен с потенциальным выВодом гаэоразрядной трубки, причем каждый из п магнитных звеньев сжатиясодержит конденсатор и нелинейныйдроссель, дополнительный конденсатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьппения крутизны фронта выходного импульса при одновременном повышении стабильности работы,снижения массы и габаритов, дополнительный конденсатор подключен параллельно гаэоразрядной трубке, вкаждом из и магнитных звеньев сжатия параллельно конденсатору подключен резистор, причем нелинейные дроссели в каждом иэ и магнитных звеньевсжатия и импульсный трансформаторвыполнены на сердечниках из аморфныхсплавов, а емкость дополнительногоконденсатора равна емкости конденса.тора и магнитных звеньев сжатия,1465945 Составитель А.Горбачеведактор А.Ревин Техред М.Дидик Корректор Н. ь 79 Т ака о НТ СССР ственного комитета по 113035, Москва, Ж-З и открытиям приаб, д. 4/5 Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,10 4/53осуда Подпи изобретения Раушская

Смотреть

Заявка

4209972, 06.02.1987

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. М. И. КАЛИНИНА

ОКУНЕВ РУСЛАН ИВАНОВИЧ, ПАХОМОВ ЛЕВ НИКОЛАЕВИЧ, ПЕТРАКОВ АЛЕКСЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ, ПЕТРУНЬКИН ВСЕВОЛОД ЮРЬЕВИЧ, СТЕПАНЯНЦ АНАТОЛИЙ ЛОРЕНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H03K 3/53

Метки: импульсов, лазера, магнитотиристорный, металлов, накачки, парах, формирователь

Опубликовано: 15.03.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1465945-magnitotiristornyjj-formirovatel-impulsov-dlya-nakachki-lazera-na-parakh-metallov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Магнитотиристорный формирователь импульсов для накачки лазера на парах металлов</a>

Похожие патенты