генератор импульсов тока

Классы МПК:H03K3/00 Схемы для генерирования электрических импульсов; моностабильные, бистабильные или мультистабильные схемы
Патентообладатель(и):Поносов Семен Валериевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-11-16
публикация патента:

Предлагаемое устройство относится к области импульсной техники и предназначено для питания обмоток возбуждения устройств, создающих импульсные магнитные поля, в частности для питания обмоток возбуждения двигателей возвратно-поступательного движения (в.п.д.). Достигаемый технический результат - упрощение конструкции. Генератор импульсов тока содержит накопительный и коммутирующий конденсаторы, силовой тиристор, цепи заряда и разряда коммутирующего конденсатора, индуктивную нагрузку, цепь заряда коммутирующего конденсатора выполнена из последовательно соединенных переменной линейной индуктивности и обмотки подмагничивания дросселя насыщения, а цепь разряда - из последовательно соединенных обмотки намагничивания дросселя насыщения и первого диода в проводящем направлении, последовательно с индуктивной нагрузкой включен второй диод. 2 ил. генератор импульсов тока, патент № 2509409

генератор импульсов тока, патент № 2509409 генератор импульсов тока, патент № 2509409

Формула изобретения

Генератор импульсов тока, содержащий накопительный и коммутирующий конденсаторы, силовой тиристор, цепи заряда и разряда коммутирующего конденсатора, индуктивную нагрузку, выполненную, например, в качестве обмотки возбуждения двигателя в.п.д., отличающийся тем, что цепь заряда коммутирующего конденсатора выполнена из последовательно соединенных переменной линейной индуктивности и обмотки подмагничивания дросселя насыщения, а цепь разряда - из последовательно соединенных обмотки намагничивания дросселя насыщения и первого диода в проводящем направлении, цепи заряда и разряда включены параллельно друг другу, а последовательно с индуктивной нагрузкой включен второй диод.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство - генератор импульсов тока (ГИТ) относится к области импульсной техники и предназначен для питания обмоток возбуждения устройств, создающих импульсные магнитные поля, в частности для питания обмоток возбуждения двигателей возвратно-поступательного движения (в.п.д.). Предлагаемый ГИТ может быть использован как устройство для питания импульсного электромеханического преобразователя энергии источника сейсмических волн (ИСВ).

Известен ГИТ (а.с. СССР № 1018201, кл. Н03К 3/53, БИ № 18, 1983), предназначенный для питания обмоток возбуждения двигателя в.п.д. импульсами тока. Он содержит зарядное устройство, трансформатор с основными и вспомогательными обмотками, конденсаторы, диоды, дроссели, первый и второй основные и вспомогательные тиристоры, включенные последовательно и в прямом направлении по отношению к зарядному устройству. Такой ГИТ содержит большое количество диодов, индуктивностей и индуктивно связанных обмоток. Рекуперация энергии из индуктивной нагрузки осуществляется через индуктивно связанные обмотки (трансформатор) в накопительный конденсатор. Все это значительно усложняет конструкцию.

Известен ГИТ (а.с. СССР № 911685, кл. Н03К 3/335, БИ № 9, 1982), предназначенный для питания обмоток электромеханических преобразователей энергии в.п.д. импульсами тока. Он содержит зарядное устройство, накопительный и коммутирующий конденсаторы, силовой и коммутирующий тиристоры, диод, индуктивную нагрузку и индуктивность в цепи перезаряда коммутирующей емкости. Основным недостатком такого ГИТ является сложность цепи искусственной коммутации тиристора в цепи нагрузки и отсутствие цепи первичного заряда коммутирующей емкости.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и характеру протекания электромагнитных процессов является устройство по а.с. СССР № 1484249, кл. Н02М 3/135, 1987 г. - устройство для питания импульсного электромеханического преобразователя энергии источника сейсмических волн (прототип). ГИТ содержит мостовую схему из тиристоров и диодов. К одной диагонали подключен накопительный конденсатор, а к другой - обмотка возбуждения электромеханического преобразователя. Коммутирующий конденсатор, зашунтированный диодом, последовательно включен с коммутирующим тиристором, который зашунтирован из последовательно включенных диода и индуктивности. Недостатком ГИТ по прототипу (а.с. СССР № 1484249, кл. Н02М 3/135, 1987 г.) является сложность конструкции.

Целью предлагаемого устройства является упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом ГИТ цепь заряда коммутирующего конденсатора выполнена из последовательно соединенных переменной линейной индуктивности и обмотки подмагничивания дросселя насыщения, а цепь разряда - из последовательно соединенных обмотки намагничивания дросселя насыщения и первого диода в проводящем направлении, последовательно с индуктивной нагрузкой включен второй диод.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами: на фиг.1 изображен предлагаемый генератор импульсов тока, на фиг.2 - кривые токов и напряжений на его элементах.

Устройство на фиг.1 состоит из накопительного конденсатора 1, силового тиристора 2, индуктивной нагрузки 3, цепи заряда коммутирующего конденсатора, составленной из последовательно включенных линейной переменной индуктивности 5 и обмотки подмагничивания 6 дросселя насыщения 7. Цепь разряда коммутирующего конденсатора 4 состоит из последовательно включенных обмотки намагничивания 8 дросселя насыщения 7 и первого диода 9. Последовательно с индуктивной нагрузкой 3, выполненной, например, в виде обмотки возбуждения электрического двигателя в.п.д., включен второй диод 10.

На фиг.2 приведены кривые напряжений и токов на элементах ГИТ, где 11 - напряжение на накопительном конденсаторе 1; 12 - ток в индуктивной нагрузке 3; 13 - напряжение на коммутирующем конденсаторе 4; 15 - ток в последовательно соединенных обмотках индуктивностей 5 и 6.

Работает генератор импульсов тока следующим образом. В исходном положении накопительный конденсатор 1 заряжен до исходного напряжения полярностью, указанной на фиг.1. Коммутирующий конденсатор 4 заряжен до исходного напряжения полярностью, указанной на фиг.1 без скобок.

В момент времени t0 фиг.2, когда в индуктивной нагрузке 3, выполненной, например, в качестве обмотки возбуждения двигателя в.п.д., необходимо сформировать импульс тока 12 фиг.2, подают управляющий сигнал на открытие силового тиристора 2. Тиристор 2 открывается и емкость 1 колебательно разряжается на индуктивную нагрузку 3, по закону, близкому к косинусоидальному 11. При этом в нагрузке 3, последовательно включенной со вторым диодом 10, формируется импульс тока 12 и импульсное электромагнитное поле. Одновременно с этим через зарядную цепь, составленную из линейной переменной индуктивности 5 и обмотки подмагничивания 6 дросселя насыщения 7, осуществляется колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 4, напряжение на котором изменяется по закону, описываемому кривой 13. При этом в цепи перезаряда протекает ток 15, под действием которого полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе 4 устанавливается, как показано на фиг.1 в скобках. Под действием протекающего по обмотке подмагничивания 6 дросселя насыщения 7 импульсного тока 15 магнитная система дросселя 7 намагничивается, например, в положение, характеризующееся индукцией насыщения -Bm. В момент времени t=t 1 напряжение 11 разряжающейся емкости 1 и напряжение 13 перезаряжающейся емкости 4 сравниваются и при t>t1 напряжение 13 емкости 4 становится больше напряжения 11 емкости 1. Под действием этой разницы напряжений первый диод 9 открывается и по цепи обмотки намагничивания 8 дросселя 7 протекает ток, перемагничивающий магнитопровод дросселя 7 в положение, характеризующееся индукцией насыщения +Bm. На интервале генератор импульсов тока, патент № 2509409 t=t2-t1 перемагничивания дросселя 7 его индуктивное сопротивление велико и ток перемагничивания невелик. В момент t=t2 магнитная система дросселя 7 насыщается, его индуктивное сопротивление скачкообразно уменьшается (материал магнитопровода дросселя 7 выбирают, чтобы петля гистерезиса была близка к прямоугольной). Разница напряжений генератор импульсов тока, патент № 2509409 U (фиг.2) на емкостях 1 и 4 при t=t2 становится достаточной для запирания тиристора 2. Это напряжение генератор импульсов тока, патент № 2509409 U к тиристору 2 прикладывается как обратное, тиристор 2 закрывается, а ток 12 нагрузки 3 перехватывается в цепь перезаряжающейся емкости 4, перезаряжая ее по контуру: конденсатор 4, обмотка 8 дросселя 7, первый диод 9, обмотка нагрузки 3, диод 10, конденсатор 4 полярностью, указанной на фиг.1 без скобок. В момент времени t=t3 ток 12 нагрузки 3 становится равным нулю, напряжение на конденсаторе 4 достигает максимального значения. Это напряжение поддерживает диод 10 в закрытом состоянии, а ток 15 линейного дросселя 5 затухает до нуля по контуру: обмотка дросселя 5, обмотка 6 дросселя 7, обмотка 8 дросселя 7, диод 9, обмотка дросселя 5. При t>t2 накопительный конденсатор 1 от источника питания заряжается до исходного максимального значения, после чего предлагаемый ГИТ готов к повторному срабатыванию.

Для регулирования времени генератор импульсов тока, патент № 2509409 t=t2-t1 и, таким образом, энергии, вводимой из накопительного конденсатора 1 в индуктивную нагрузку 3, а стало быть, и мощности (энергии), потребляемой нагрузкой 3, линейную индуктивность 5 выполняют регулируемой (переменной), например, путем изменения числа витков ее обмотки или величины воздушного зазора ее магнитной системы. С уменьшением величины индуктивности 5 кривая 13 напряжения перезаряда конденсатора 4 будет проходить круче, как показано на фиг.2 пунктиром (кривая 14), время разряда емкости 1 на нагрузку 3 уменьшается, уменьшается и мощность (энергия) нагрузки 3. При увеличении индуктивности 5 время разряда конденсатора 1 на нагрузку 3 увеличивается, мощность (энергия), потребляемая нагрузкой, увеличивается.

В предлагаемом ГИТ один силовой тиристор и два диода, что позволило существенно упростить по сравнению с прототипом как конструкцию ГИТ, так и его схему управления, уменьшить весогабаритные показатели и стоимость ГИТ в целом.

Класс H03K3/00 Схемы для генерирования электрических импульсов; моностабильные, бистабильные или мультистабильные схемы

способ и устройство обезвреживания противодесантных мин и подводных роботов разведчиков -  патент 2525328 (10.08.2014)
устройство для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания -  патент 2517999 (10.06.2014)
rs-триггер с многозначным внутренним представлением сигналов -  патент 2514789 (10.05.2014)
аппарат и способы оптической эмиссионной спектроскопии -  патент 2512889 (10.04.2014)
генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью -  патент 2510963 (10.04.2014)
высоковольтный коммутатор с динамическим ограничением энергии -  патент 2510774 (10.04.2014)
импульсный электроискровой генератор энергии -  патент 2510131 (20.03.2014)
электроискровой генератор энергии -  патент 2510130 (20.03.2014)
троичный d-триггер (варианты) -  патент 2510129 (20.03.2014)
триггер, регистр сдвига, схема возбуждения устройства отображения, устройство отображения и панель устройства отображения -  патент 2507680 (20.02.2014)
Наверх