ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

Полезная модель относится к импульсной технике и может применяться в источниках питания ускорителей, плазмотронов, лазеров и т.п.
Известен генератор импульсов тока на основе индуктивного накопителя, содержащий однофазный ударный генератор, подключенный через тиристор к индуктивному накопителю, вентиль, быстродействующий размыкатель и нагрузку А.с. № 1294260, МКИ НОЗК 3/53, 1987.
Недостаткомтакогоустройстваявляетсяналичие
быстродействующего размыкателя, разрывающего шунтирующую цепь индуктивного накопителя в момент передачи накопленной энергии в нагрузку, что значительно увеличивает габариты и ухудшает надежность работы устройства.
Известен другой генератор импульсов тока, выбранный в качестве прототипа, содержащий однофазный ударный генератор, статорная обмотка которого через первый тиристор подключена к индуктивному накопителю, второй тиристор, включенный параллельно индуктивному накопителю так, что катоды обоих тиристоров подключены к входному зажиму индуктивного накопителя, а выходной зажим индуктивного накопителя, анод второго тиристора и входной зажим статорной обмотки ударного генератора
образуют общую точку, ветвь с последовательно включенными третьим тиристором и нагрузкой. Ветвь с третьим тиристором и нагрузкой подключена параллельно ударному генератору таким образом, что один зажим нагрузки подключен к выходному зажиму ударного генератора и аноду первого тиристора, а анод третьего тиристора включен в общую точку А.с.№25131,МПК НОЗК 17/08, опубл. 10.09.02 Бюл.№25.
Недостатком такого устройства является то, что при накоплении энергии в индуктивном накопителе используется только положительная полуволна ЭДС ударного генератора, а в отрицательную полуволну ударный генератор работает в режиме холостого хода. Это увеличивает время накопления энергии в индуктивном накопителе. Кроме того, максимальная величина тока и, следовательно, запасаемая в индуктивном накопителе энергия ограничивается активным сопротивлением обмотки самого индуктивного накопителя. Это приводит к уменьшению энергии, передаваемой в нагрузку и уменьшению мощности импульса тока в нагрузке.
Задачей полезной модели является уменьшение времени накопления энергии в индуктивном накопителе, увеличение энергии и мощности импульса тока в нагрузке.
Задача достигается тем, что в генераторе импульсов тока, содержащем однофазный ударный генератор, индуктивный накопитель, два тиристора и нагрузку, согласно полезной модели индуктивный накопитель имеет среднюю точку к которой подключены вывод статорной обмотки ударного
генератора, вывод нагрузки и вывод симистора, другой вывод статорной обмотки образует первую общую точку с анодом первого тиристора и катодом второго тиристора, другие вывода нагрузки и симистора образуют вторую общую точку с анодом первого вентиля и катодом второго вентиля, причем катод первого тиристора и катод первого вентиля подключены к входному выводу индуктивного накопителя, а анод второго тиристора и анод второго вентиля подключены к выходному выводу индуктивного накопителя. Благодаря данному схемному решению полезная модель имеет следующие преимущества перед устройством прототипа:
1.Т.к. ударный генератор в положительную полуволну ЭДС запасает энергию в одной половине витков индуктивного накопителя, расположенной между входным выводом и средней точкой, а в отрицательную полуволну ЭДС запасается энергия в другой половине витков индуктивного накопителя, расположенной между средней точкой и выходным зажимом, то время накопления энергии уменьшается в 2 раза.
2.Благодаря тому, что в положительную и отрицательную полуволну ЭДС ударный генератор подключен только к половине витков индуктивного накопителя, максимальное значение тока в индуктивном накопителе возрастает в 1.5-2 раза, следовательно запасенная энергия возрастает в 2.25-4 раза. Энергия передаваемая из индуктивного накопителя в нагрузку также возрастает в 2.25-4
раза, a мощность импульса тока в нагрузке возрастает соответственно
в 1.12-2 раза.
На фиг.1 нредставлена принципиальная электрическая схема устройства, на фиг.2 - диаграммы напряжений и токов, где изображены графики изменения ЭДС 9, токов положительной полуволны - кривая 10 и отрицательной полуволны - кривая 11 ударного генератора, тока первого вентиля 12, тока второго вентиля 13, тока в нагрузке 14.
Устройство содержит однофазный ударный генератор 1, один вывод которого подключен к средней точке индуктивного накопителя 2, выводу нагрузки 3 и выводу симистора 4. Другой вывод ударного генератора подключен к аноду первого тиристора 5 и к катоду второго тиристора 6. Другие вывода нафузки и симистора подключены к аноду первого вентиля 7 и к катоду второго венти.11я 8, причем катод первого вентиля 7 подключен к входному выводу индуктивного накопителя 2 и к катоду первого тиристора 5, а анод второго вентиля 8 подключен к выходному выводу индуктивного накопителя 2 и к аноду второго тиристора 6.
Устройство работает следующим образом. Однофазный ударный генератор 1 приводится во вращение и возбуждается до номинальной ЭДС 9. В момент времени tl включается первый тиристор 5, подключающий генератор 1 к первой половине витков индуктивного накопителя 2. По цепи генератор 1 - первый тиристор 5 -накопитель 2 начинает протекать ток 10. В момент t2, когда ЭДС генератора проходит через нулевое значение и ток 10
начинает уменьшатся, срабатывает симистор 4, шунтирующий половину витков индуктивного накопителя 2. Через накопитель 2, симистор 4 и первый вентиль 7 начинает протекать ток 12, а ток положительной полуволны генератора 10 уменьшается до нуля и в момент t3 первый тиристор 5 закрывается. В момент времени t4 вновь срабатывает первый тиристор 5, ток ударного генератора растет и в момент t5 становится равным току 12 первого вентиля 7, при дальнейшем увеличении тока генератора ток в первом вентиле 7 уменьшается до нуля. В момент времени t6, когда ток ударного генератора достигнет максимума, вновь срабатывает симистор 4 и цикл накопления энергии повторяется вновь до тех пор, пока ток индуктивного накопителя не увеличится до предельного значения, не превышающего ток внезапного короткого замыкания ударного генератора. Обычно накопление энергии происходит за 10-30 периодов ЭДС ударного генератора, на фиг.2 показано лишь три периода ЭДС, что достаточно для пояснения принципа работы устройства. Аналогичный процесс накопления происходит в другой половине индуктивного накопителя 2. В момент времени t2 на отрицательной полуволне ЭДС 9 включается второй тиристор бив индуктивном накопителе формируется импульс тока И. В момент времени t4 при включенном симисторе 4 ток индуктивного накопителя 13 шунтируется вторым вентилем 8 и начинает протекать по цепи индуктивный накопитель 2 - второй вентиль 8 - симистор 4. В момент времени t5, когда ток положительной полуволны 10 ударного генератора 1 превышает ток 12
первого вентиля 5, ток симистора переходит через нулевое значение и становится равным току 13 индуктивного накопителя 2. Таким образом ток симистора 4 проходит нулевое значение в моменты времени t2, t5, t6, t7, t8. В момент времени t8 убирается управляющий сигнал с симистора 4 и при переходе тока 13 через нулевое значение симистор 4 закрывается, следовательно в нагрузке 3 формируется импульс тока 14, создаваемой первой половиной индуктивного накопителя 2, а в момент времени t9 импульс тока, создаваемый другой половиной индуктивного накопителя 2. В момент времени tlO импульс тока в нагрузке заканчивается и устройство возвращается в исходное положение.
Таким образом предлагаемое схемное решение позволяет уменьшить время накопления энергии в индуктивном накопителе, увеличить величину энергии и мощность импульса тока в активной нагрузке.