УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ЛАМП

Предлагаемое техническое решение относится к области импульсной техники и может быть использовано при создании источников питания импульсных ламп оптических квантовых генераторов.
Известно импульсное лазерное устройство, содержащее зарядные конденсаторы, соединенные с блоком для управления зарядом, разрядные лампы, которые соединены с конденсаторами и разряжаются накопленным на конденсаторах напряжением под действием тригерного сигнала, лазерный генератор, возбуждаемый световыми импульсами накачки от ламп, разрядную схему, которая соединена с конденсаторами и при разряде ламп разряжается напряжением, накопленным конденсаторами [Япония, заявка №58-45838, МКИ Н01S 3/092, 1983 г.].
Известен источник питания для лазерного генератора, содержащий источник постоянного тока, который изменяет выходное напряжение путем управления фазой переменного тока, блок для заряда нескольких конденсаторов, соединенных параллельно с источником через соответствующие диоды, блок постоянного опорного напряжения,
фиксирующий требуемое напряжение заряда каждого конденсатора, блоки, которые регистрируют и усиливают соответствующие разностные напряжения между опорным напряжением блока и напряжением на каждом конденсаторе, блок для модуляции полного сопротивления, соединенный параллельно с блоками, блок, формирующий импульсы регулировки фазы для управления фазой тиристоров по сигналу с блока [Япония, заявка №60-26316, MKИ H01S 3/092, 1985 г.].
Недостатком известных устройств является их низкая эффективность и надежность из-за невозможности быстрого разряда накопительных конденсаторов при выключении устройства или в случае возникновения аварийных ситуаций.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для накачки ОКГ, содержащее источник питания переменного тока, выход которого подключен к первой и второй обкладке первого конденсатора, первая обкладка которого соединена с первым выводом элемента из встречно-параллельно включенных тиристоров, второй выход которых соединен с первой обкладкой второго конденсатора, лампу накачки, вход блока управления подключен к источнику питания переменного тока, а первый и второй выходы - к управляющим электродам элемента из встречно-параллельно включенных тиристоров, а также трансформатор поджига, группа встречно-параллельно включенных диодов, включенных между первой обкладкой первого конденсатора и первым выводом лампы накачки, второй вывод которой соединен через первую обмотку трансформатора поджига со вторым выводом первого конденсатора, который через вторую обмотку трансформатора поджига соединен со вторым выводом второго конденсатора [авторское св. СССР №1709876, МКИ Н03К 3/53, 1989 г.].
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности быстрого снятия напряжения с заряженного накопителя при выключении прибора, исчезновении напряжения в сети, при нарушении блокировок, а
также в аварийных ситуациях.
В настоящее время широкое распространение получили мощные твердотельные лазеры, работающие по схеме задающий генератор -усилитель. Электрооптическая накачка в таких лазерах осуществляется импульсными лампами типа ИНП 16/850, у которых рабочее напряжение 4000 В и более, а ток ~2000А. Для накопления необходимой электрической энергии 4-5 кВ нашли широкое применение молекулярные конденсаторы типа МНЭ - 3/200, т.е. молекулярные накопители энергии емкостью 3 Ф и предельным напряжением 200 В. Величина накопленной энергии составляет десятки или сотни МДж. В процессе эксплуатации таких устройств возникает ситуация, когда необходимо «сбросить» запасенную энергию, т.е. разрядить конденсаторы, например, после окончания работы, во время перерыва, при возникновении аварийной ситуации.
До настоящего времени сброс энергии осуществлялся на технологическую нагрузку. В качестве нагрузки использовались низкоомные проволочные сопротивления типа ПЭВ-100 Вт, соединенные последовательно для обеспечения электрической прочности нагрузки, а для обеспечения необходимой мощности разряда - соединяются параллельно, а также - лампы накаливания на 220 В до 1 кВт, соединенные последовательно. Главным недостатком такой нагрузки является низкая надежность, т.к. выход из строя одной из ламп или сопротивлений приводит к недопустимым последствиям: низковольтный промежуток между контактами лампы или обрывом сопротивления оказывается под высоким напряжением, в результате возникает дуга, взрыв и пожар. Кроме того, эти устройства громоздки и выделяют большое количество тепла.
ср
6
Например, имеется конденсатор С=0,125Ф, заряженный до напряжения 4кВ, и с него необходимо сбросить энергию 1МДж за 30 секунд. Средняя мощность разряда: Р=W/t=10/30=30 кВт. Т.к. каждое
сопротивление ПЭВ-100 Вт имеет рассеиваемую мощность 100 Вт, то для рассеивания 30 кВт мощности необходимо 300 сопротивлений. Таким образом, разрядник, выполненный из последовательно соединенных сопротивлений, ламп и др. элементов, является ненадежным и приводит к катастрофическим последствиям.
Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении надежности устройства для питания импульсных ламп ОКГ.
В соответствии с предлагаемой полезной моделью, указанный технический результат достигается тем, что устройство для питания импульсных ламп, содержащее емкостной накопитель с зарядным устройством, подключенным к электрической сети и выполненным в виде силового трансформатора с выпрямительным блоком, дополнительно содержит коммутационное устройство и соединенный с ним разрядник, подключенные параллельно к емкостному накопителю и к нагрузке, при этом коммутационное устройство установлено между емкостным накопителем и разрядником, а разрядник представляет собой два электрода, помещенные в жидкостную емкость, выполненную из изоляционного материала и заполненную электролитом.
На фиг.1 представлено устройство для питания импульсных ламп.
Устройство для питания импульсных ламп содержит зарядное устройство 1, подключенное к промышленной электросети 3N 50 Гц 380 В и состоящее из силового трансформатора 2 и выпрямительного блока 3, емкостной накопитель 4, коммутационное устройство 5 и разрядник 6. Разрядник 6 представляет собой емкость в форме параллелепипеда, выполненную из изоляционного материала и наполненную электролитом 8, с погруженными в нее контактными пластинами 9, выполненными, например, из медного листа. В качестве электролита 8 может быть использована обыкновенная вода или вода с добавлением небольшого количества соды.
Коммутационное устройство 5 представляет собой высоковольтный замыкатель, осуществляющий разрыв электрической цепи зарядного контура в случае необходимости быстрого разряда емкостного накопителя 4.
При сбрасывании энергии 1 МДж из выше рассматриваемого примера на предлагаемый разрядник следует:
W=m с t°, где
W - энергия 1 МДж;
m - масса электролита;
t° - температура нагрева электролита (например, 40°);
с=4,2 дж.г.гр.С - теплоемкость воды.
Отсюда следует, что для сбрасывания энергии 1 МДж требуется 6 литров воды. Добавление небольшого количества соды (1 чайная ложка) приводит к повышению скорости разряда.
Таким образом, предлагаемое техническое решение при использовании дает положительный технический результат, заключающийся в повышении надежности использования устройства для питания импульсных ламп ОКГ при значительном упрощении конструкции, высокой электропрочности, малых габаритах и снижении себестоимости устройства за счет использования разрядника емкостного накопителя с однородной электропрочной средой поглащения электрической энергии.
По материалам заявки в настоящее время на предприятии изготовлен опытный образец устройства, который при испытаниях подтвердил достижение вышеуказанного технического результата.