ДУПЛЕКСНЫЙ ЭЛЕКТРОПРОПОЛЬЩИК УДАРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
DUPLEX ELECTRICAL SHOCK-EXCITATION CULTIVATOR

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве для уничтожения сорной растительности, пасынкования, а также проведения технологий, связанных с воздействием электрическим током на растительные объекты.
Известна установка для уничтожения сорных растений с помощью электрической энергии "ЭРПИК", содержащая источник электрической энергии, включающий трансформатор, систему управления и электроды (проект "ИНТЕЛЛЕКТ", рубрика ГРНТИ: 68.35, Попов В.М., 2000 г.).
Недостатками данного устройства являются ограниченный частотный диапазон, низкий КПД, большие габариты и масса.
Известен также дуплексный электропропольщик, содержащий автономный источник питания, тактовый генератор, импульсный трансформатор, первый и второй диоды, первый и второй электроды, делитель частоты, одновибратор и емкостный умножитель напряжения (RU 2380872 С1, 10.02.2010).
Основным недостатком данного устройства является применение габаритных защитных диодов, способных выдерживать высокие обратные напряжения и большие токи короткого замыкания.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является дуплексный электростимулятор-деструктор биологических объектов, содержащий источник питания, тактовый генератор, импульсный трансформатор, анализатор проводимости, первый, второй и третий электронные коммутаторы, управляемый емкостный накопитель и электроды (RU 2388212 С1, 10.05.2010).
К недостаткам данного устройства следует отнести использование двух отдельных источников электрического воздействия: индуктивного и емкостного.
Технической задачей изобретения является создание дуплексного электропропольщика ударного возбуждения, содержащего один индуктивный источник электрического воздействия, имеющего высокий КПД и широкий диапазон использования.
Эта техническая задача достигается тем, что в дуплексный электропропольщик ударного возбуждения, содержащий источник питания, тактовый генератор, импульсный трансформатор, емкостный накопитель, анализатор проводимости, три электронных коммутатора и электроды, введены задатчик тока и пилотная обмотка, расположенная непосредственно на импульсном трансформаторе, образуя при этом новые дополнительные связи.
На Фиг.1 представлена функциональная схема дуплексного электропропольщика ударного возбуждения.
Устройство содержит источник питания 1, первым выводом соединенный с входом первого электронного коммутатора 2, тактовый генератор 5, выходом подключенный к управляющим входам первого 2 и третьего 7 электронных коммутаторов, емкостный накопитель 3, первым выводом соединенный с выходом первого 2 и входом второго 6 электронных коммутаторов, импульсный трансформатор 8, первым выводом первичной обмотки 9 подключенный к выходу второго электронного коммутатора 6, активный электрод 13, соединенный с первым выводом вторичной обмотки 11 импульсного трансформатора 8, анализатор проводимости 12, входом подключенный ко второму выводу вторичной обмотки 11 импульсного трансформатора 8, выходом соединенный с заземленным электродом 14, а управляющим выходом подключенный к управляющему входу второго электронного коммутатора 6, и задатчик тока 4, входом соединенный с источником питания 1, выходом подключенный к входу третьего ключа 7, выход которого соединен с первым выводом пилотной обмотки 10 импульсного трансформатора 8, причем вторые выводы источника питания 1, емкостного накопителя 3, первичной 9 и пилотной 10 обмоток импульсного трансформатора 8 подключены к общему проводу.
Описание работы устройства
Дуплексный электропропольщик ударного возбуждения состоит из источника питания 1, тактового генератора 5, трех электронных коммутаторов 2, 6, 7, емкостного накопителя 3, задатчика тока 4, импульсного трансформатора 8, содержащего первичную 9, пилотную 10 и вторичную 11 обмотки, анализатора проводимости 12, активного 13 и заземленного 14 электродов.
Генератор 5 вырабатывает последовательность тактовых импульсов, которые управляют работой схемы. Первый вывод источника питания 1 (а) соединен с входом первого электронного коммутатора 2 и входом задатчика тока 4. Выход тактового генератора 5 (с) подключен к управляющим входам первого 2 и третьего 7 электронных коммутаторов. Первый вывод емкостного накопителя 3 (b) соединен с выходом первого 2 и входом второго 6 электронных коммутаторов. Первый вывод первичной обмотки 9 импульсного трансформатора 8 подключен к выходу второго электронного коммутатора 6. Активный электрод 13 соединен с первым выводом вторичной обмотки 11 импульсного трансформатора 8, при этом второй ее вывод подключен к заземленному электроду 14 через анализатор проводимости 12, управляющий выход которого (d) соединен с управляющим входом второго электронного коммутатора 6. Выход задатчика тока 4 подключен к входу третьего ключа 7, выходом соединенного с первым выводом пилотной обмотки 10 импульсного трансформатора 8. Вторые выводы источника питания 1, емкостного накопителя 3, первичной 9 и пилотной 10 обмоток импульсного трансформатора 8 подключены к общему проводу. Воздействие на растительный объект (на Фиг.1 не показан) осуществляется с помощью электродов 13, 14.
В начальный полупериод работы тактового генератора 5 на его выходе (с) образуется сигнал высокого уровня, который переводит коммутаторы 2, 7 в открытое состояние. Пилотная обмотка 10 трансформатора 8 подключается к источнику питания 1 через последовательно соединенные открытый коммутатор 7 и задатчик тока 4, в результате чего в ней накапливается электрическая энергия, ограниченная установочными параметрами задатчика 4. В это же время емкостный накопитель 3 (b) заряжается через открытый коммутатор 2 до напряжения источника питания 1 (а). Напряжение на вторичной обмотке 11 имеет низкое значение, поскольку коммутатор 6 находится в закрытом состоянии и ток через первичную обмотку 9 не протекает, а ЭДС на выводах пилотной обмотки 10 ограничивается задатчиком тока 4, причем по окончании первого полупериода напряжение пилотной обмотки 10 падает до нуля. Таким образом, в начальный момент времени электрический сигнал, образованный между электродами 13 и 14, не оказывает никакого воздействия на растительный объект.
В начале второго полупериода на выходе генератора 5 (с) образуется нулевой потенциал, коммутаторы 2 и 7 закрываются, емкостный накопитель 3 (b) отключается от источника питания 1 (а), ток в пилотной обмотке 10 трансформатора 8 начинает быстро уменьшаться. В результате этого во вторичной обмотке 11 возникает ЭДС самоиндукции, напряжение на электродах 13, 14 резко возрастает, достигая значения, при котором происходит пробой изоляции сорного растения. В момент пробоя через растительный объект проходит пилотный импульс, образуя проводящий канал, при этом напряжение вторичной обмотки 11 резко уменьшаться, а ток возрастает. Когда ток проводящего канала достигает определенного значения, на выходе анализатора проводимости 12 возникает сигнал высокого уровня, который открывает коммутатор 7, подключая заряженный емкостный накопитель 3 к первичной обмотке 9 трансформатора 8. Вследствие этого на проводящий канал накладывается силовой операционный импульс, сформированный разрядным током емкостного накопителя 3. Таким образом производится дуплексное воздействие электрическим током, которое уничтожает сорное растение, обеспечивая желаемый результат.
Схема формирования операционных импульсов, состоящая из двух электронных коммутаторов 2 и 6, емкостного накопителя 3 и первичной обмотки 9 импульсного трансформатора 8, представляет собой модифицированный контур ударного возбуждения, который позволяет точно дозировать энергию силовых импульсов и при этом обеспечивать безопасность и защиту источника питания 1 от короткого замыкания между электродами 13, 14. Энергия операционного импульса определяется величиной напряжения источника 1 и действующей емкостью накопителя 3. Амплитуда пилотного импульса регулируется путем изменения тока задатчика 4.
Напряжение источника питания 1 может составлять 12…200 В, при этом напряжение на вторичной обмотке трансформатора 3, формирующее проводящий канал, достигает значений 4…17 кВ.
Амплитудные значения максимального тока операционных импульсов находятся в пределах 40…150 А.
Частота следования дуплексного сигнала находится в диапазоне от 200 Гц до 25 кГц.
Дуплексный электропропольщик ударного возбуждения может применяться в качестве средства для уничтожения сорняков, пасынкования, уничтожения или отпугивания грызунов.
Устройство обладает простой конструкцией, имеет небольшие габариты и массу, высокий КПД и широкий диапазон использования. Оно не нарушает экологию окружающей среды.