ИНДУКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для питания ускорителей, плазмотронов, лазеров.
Известен индуктивно-импульсный генератор содержащий конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена последовательно через коммутатор к источнику постоянного тока, а вторичная обмотка подключена к нагрузке. Параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора подключена катушка индуктивности, имеющая от 1.1 до 2 раз большую индуктивность и от 1.1 до 2 раз большую добротность, чем индуктивность и добротность первичной обмотки повышающего трансформатора, а конденсатор подключен параллельно коммутатору [RU 130168, U1, МПК H03K 17/08 (2006.01), опубл. 10.07.13].
Недостатком такого устройства является то, что при наличии большого внутреннего сопротивления у источника постоянного тока уменьшается величина напряжения и мощности импульса тока в нагрузке.
Задачей полезной модели является увеличение величины напряжения и мощности импульса тока в нагрузке при наличии большого внутреннего сопротивления у источника постоянного тока.
Данная задача достигается тем, что индуктивно-импульсный генератор, так же как и прототип содержит конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена последовательно через коммутатор к источнику постоянного тока, а вторичная обмотка подключена к нагрузке. Параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора подключена катушка индуктивности, имеющая от 1.1 до 2 раз большую индуктивность и от 1.1 до 2 раз большую добротность, чем индуктивность и добротность первичной обмотки повышающего трансформатора.
Согласно полезной модели, конденсатор включен параллельно источнику постоянного тока.
Полезная модель имеет следующее преимущество перед устройством прототипа:
Благодаря включению конденсатора параллельно источнику постоянного тока в момент замыкания коммутатора в первичной обмотке повышающего трансформатора и в катушке индуктивности возникает ток, который не ограничен внутренним сопротивлением источника тока, поскольку в соответствии с законами коммутации внутреннее сопротивление конденсатора в первый момент коммутации близко к нулю. Следовательно, возрастает величина напряжения и мощность импульса тока в нагрузке при размыкании коммутатора.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема индуктивно-импульсного генератора, на фиг. 2 - диаграмма тока в катушке индуктивности, на фиг. 3 - диаграмма тока в первичной обмотке повышающего трансформатора, на фиг. 4 - импульс тока в нагрузке.
Индуктивно-импульсный генератор содержит источник постоянного тока 1 (фиг. 1), плюсовой зажим которого подключен к входному зажиму коммутатора 2 и первому выводу конденсатора 3. Выходной зажим коммутатора 2 соединен в первую общую точку с входными зажимами первичной обмотки 4 повышающего трансформатора и катушки индуктивности 5. Минусовой зажим источника постоянного тока 1 соединен во вторую общую точку со вторым выводом конденсатора 3, выходными зажимами первичной обмотки 4 повышающего трансформатора и катушки индуктивности 5. Вторичная обмотка 6 повышающего трансформатора подключена к нагрузке 7.
Устройство работает следующим образом.
L
-
К
L
-
П
L
-
К
L
-
П
0
L
+
К
0
L
-
К
L
+
К
L
-
П
L
+
К
Источник постоянного тока 1, имеющий большое внутреннее сопротивление до замыкания коммутатора 2 заряжает конденсатор 3 до рабочего напряжения. После заряда конденсатора 3 в нулевой момент времени замыкается коммутатор 2. Разряд конденсатора 3 создает в катушке индуктивности 5 ток 8 I(0) (фиг. 2), а в первичной обмотке повышающего трансформатора 4 ток 9 I(0) (фиг. 3), которые протекают от плюса к минусу конденсатора 3. Первичная обмотка повышающего трансформатора 4 и катушка индуктивности 5 включены параллельно и величины токов в них определяются их добротностью. Поскольку добротность катушки индуктивности 5 в 1.1-2 раза выше добротности первичной обмотки повышающего трансформатора 4, то величина тока 8 I(0) в 1.1-2 раза превышает величину тока 9 I(0). В момент времени t, когда токи 8 и 9 достигнут максимального значения размыкается коммутатор 2 и первичная обмотка повышающего трансформатора 4 и катушка индуктивности 5 будут включены последовательно и по ним будет протекать общий ток I(0). В соответствии с обобщенным законом коммутации суммарное потокосцепление первичной обмотки повышающего трансформатора 4 и катушки индуктивности 5 в момент времени t не может измениться скачком, следовательно, в катушке индуктивности 5, имеющей большую индуктивность и более высокую добротность, чем первичная обмотка трансформатора 4, формируется импульс тока 10, равный (I(0)-I(0)), причем ток не изменяет своего направления. В первичной обмотке 4 повышающего трансформатора ток меняет свое направление на противоположное и формируется импульс тока 11 равный (I(0)-(-I(0))). Под действием импульса тока 11 во вторичной обмотке 6 повышающего трансформатора возникает импульс тока 12 (фиг. 4), подающийся в нагрузку 7.
С помощью программы Multisim были проведены исследования модели индуктивно-импульсного генератора, имеющего параметры: напряжение источника постоянного тока 1 - 1 В, внутреннее сопротивление источника постоянного тока 1 - 1 Ом, емкость конденсатора 3 - 1000 мкФ, индуктивность первичной обмотки повышающего трансформатора 4 - 1 Гн, сопротивление первичной обмотки 4 повышающего трансформатора - 1 Ом, коэффициент трансформации повышающего трансформатора - 2, сопротивление нагрузки 7-100 Ом, индуктивность катушки индуктивности 5 - 1 Гн, активное сопротивление катушки индуктивности 5-0.5 Ом. При отсутствии конденсатора 3 импульс тока 12 в нагрузке 7 при размыкании коммутатора 2 составил 1.96 А, при наличии конденсатора 3 импульс тока 12 в нагрузке 7 увеличился до 2.5 А.
Следовательно, подключение конденсатора 3 параллельно источнику постоянного тока 1, имеющего внутреннее сопротивление 1 Ом привело к увеличению импульса тока 12 в нагрузке 7 в 1.28 раза.