устройство заряда емкостного накопителя

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ, содержащее выходные выводы для подключения источника переменного напряжения, индуктивно-емкостный преобразователь, конденсатор которого включен паралельно его выходу, повышающий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, а также мостовой выпрямитель, к выходу которого подключены накопительный конденсатор, отличающееся тем, что выход мостового выпрямителя соединен с выходом индуктивно- емкостного преобразователя, индуктивный элемент которого выполнен в виде двух одинаковых катушек индуктивности, размещенных на общем магнитопроводе с воздушным зазором, каждая из которых включена между одним из выводов конденсатора индуктивно-емкостного преобразователя и соответствующим одним из выводов вторичной обмотки повышающего трансформатора, первичная обмотка которого соединена с указанными входными выводами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для заряда емкостного накопителя в различных устройствах, например, в установках магнитно-импульсной обработки металлов, в генераторах накачки импульсных оптических квантовых генераторов, в машинах конденсаторной электросварки и т.п.

Известно зарядное устройство, в котором для ограничения тока заряда используется индуктивное сопротивление повышающего трансформатора, увеличенное путем раздвижения обмоток низкого и высокого напряжений на сердечнике [1] Однако КПД данной схемы не превышает 70%

Известно устройство заряда емкостного накопителя, которое содержит последовательно соединенные источник питания, преобразователь напряжения, первичную обмотку вспомогательного трансформатора, индуктивно-емкостной преобразователь источника напряжения в источник неизменного тока, повышающий трансформатор, мостовой выпрямитель, накопительный конденсатор, при этом к вторичной обмотке вспомогательного трансформатора подключен параллельный LC-контур, который через второй выпрямитель также подключен к накопительному конденсатору [2]

Устройство имеет повышенный КПД благодаря заряду накопительного конденсатора от источника неизменного тока, представляющего собой настроенный в резонанс с источником напряжения последовательный LC-контур, в котором параллельно конденсатору подключена нагрузка (повышающий трансформатор).

Устройство имеет следующие основные недостатки.

Повышающий трансформатор должен иметь номинальную мощность, равную произведению зарядного тока на максимальное напряжение заряда накопителя. А поскольку в процессе заряда напряжение на накопителе линейно растет от нуля до максимума, средняя мощность, проходящая через трансформатор, равна половине номинальной. Следующая группа недостатков связана с индуктивно-емкостным преобразователем, который имеет плохие частотные и энергетические характеристики.

Устранение указанных недостатков достигается тем, что в устройстве заряда емкостного накопителя, содержащем индуктивно-емкостной преобразователь, повышающий трансформатор, мостовой выпрямитель и накопительный конденсатор, трансформатор включен на входе устройства, при этом в индуктивно-емкостном преобразователе индуктивность выполнена в виде двух одинаковых катушек индуктивности, размещенных на общем магнитопроводе с воздушным зазором и включенных между выводами вторичной обмотки трансформатора и конденсатора преобразователя, к которому через мостовой выпрямитель подключен накопительный конденсатор.

Представленная на чертеже электрическая схема предлагаемого устройства содержит повышающий трансформатор Т, первичная обмотка ₁ которого подключена к источнику переменного напряжения. Индуктивно-емкостной преобразователь L, C, L, в котором индуктивность выполнена в виде двух одинаковых катушек индуктивности L, размещенных на общем магнитопроводе М с воздушным зазором и включенных между выводами вторичной обмотки ₂ трансформатора Т и конденсатора С преобразователя. Общий магнитопровод обеспечивает между катушками магнитную связь, а воздушный зазор ее линейность. К выводам конденсатора С через мостовой выпрямитель D.D подключен накопительный конденсатор Сb.

Схема работает следующим образом.

В начале заряда, когда накопитель Сb полностью разряжен, ток заряда накопителя равен отношению напряжения вторичной обмотки ₂ трансформатора Т к сумме реактивных сопротивлений катушек L. По мере роста напряжения на накопителе Cb последний оказывает все меньшее шунтирующее действие на конденсатор С, и режим работы схемы все больше приближается к резонансному, а следовательно, растет напряжение на конденсаторе С и накопителе Сb, при этом ток заряда остается неизменным.

Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве трансформатор включен перед индуктивно-емкостным преобразователем, напряжение на обмотках трансформатора в процессе заряда не меняется, поэтому он имеет вдвое меньшую номинальную мощность, а следовательно, и соответственно меньшие габариты, массу и стоимость.

Линейная магнитная связь между катушками индуктивности позволила почти вдвое уменьшить их индуктивность, резко улучшить энергетические и частотные характеристики преобразователя, а следовательно, и устройства в целом.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет лучшие энергетические и частотные характеристики, меньшие габариты, массу и стоимость.