RU156007U1 - Индуктивно-импульсный генератор - Google Patents

Abstract

Индуктивно-импульсный генератор, содержащий повышающий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, коммутатор, подключенный к источнику постоянного тока, конденсатор, подключенный параллельно коммутатору, отличающийся тем, что последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора подключена вторичная обмотка дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого входным зажимом подключена в первую общую точку с входным зажимом вторичной обмотки дополнительного трансформатора, выходным зажимом коммутатора и вторым выводом конденсатора, а выходной зажим первичной обмотки дополнительного трансформатора образует вторую общую точку с минусовым зажимом источника постоянного тока и с выходным зажимом первичной обмотки повышающего трансформатора, причем индуктивность и добротность первичной обмотки дополнительного трансформатора от 1.1 до 10 раз превышает соответственно суммарную индуктивность и суммарную добротность последовательно включенных первичной обмотки повышающего трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора.

Description

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для питания ускорителей, плазмотронов, лазеров, электрогидравлических устройств.

Известен индуктивно-импульсный генератор [RU 130168 U1, H03K 17/08, опубл. 10.07.2013], содержащий 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.

Недостатком такого устройства является небольшая величина мощности импульса тока в нагрузке.

Задачей полезной модели является увеличение величины и мощности импульса тока в нагрузке.

Данная задача достигается тем, что индуктивно-импульсный генератор, так же как и устройство прототипа содержит повышающий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, коммутатор, подключенный к источнику постоянного тока, конденсатор, подключенный параллельно коммутатору.

Согласно полезной модели, последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора подключена вторичная обмотка дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого входным зажимом подключена в первую общую точку с входным зажимом вторичной обмотки дополнительного трансформатора, выходным зажимом коммутатора и вторым выводом конденсатора, а выходной зажим первичной обмотки дополнительного трансформатора образует вторую общую точку с минусовым зажимом источника постоянного тока и с выходным зажимом первичной обмотки повышающего трансформатора, причем индуктивность и добротность первичной обмотки дополнительного трансформатора от 1.1 до 10 раз превышает суммарную индуктивность и добротность последовательно включенных первичной обмотки повышающего трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора.

Полезная модель имеет следующие преимущества перед устройством прототипа:

1. Благодаря включению последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора вторичной обмотки дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого входным зажимом подключена в первую общую точку с входным зажимом вторичной обмотки дополнительного трансформатора, выходным зажимом коммутатора и вторым зажимом конденсатора, а выходной зажим первичной обмотки дополнительного трансформатора образует вторую общую точку с минусовым зажимом источника постоянного тока и с выходным зажимом первичной обмотки повышающего трансформатора, первичная и вторичная обмотки дополнительного трансформатора имеют согласное включение до размыкания коммутатора. Это позволяет значительно увеличить запасаемую в магнитном поле катушек энергию за счет взаимной индуктивности согласного включения.

2. Благодаря тому, что индуктивность и добротность первичной обмотки дополнительного трансформатора в 1.1 до 10 раз превышает суммарную индуктивность и добротность последовательно включенных первичной обмотки повышающего трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора, при размыкании коммутатора ток в первичной обмотке дополнительного трансформатора увеличивается скачком за счет энергии запасенной в магнитном поле взаимной индукции согласного включения, в отличие от устройства прототипа, где происходит скачкообразное уменьшение тока в катушке индуктивности. При этом ток в последовательно включенных первичной обмотки повышающего трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора изменяется также скачком от своего начального значения до отрицательного начального значения величины тока первичной обмотки дополнительного трансформатора, причем величина этого скачка в 1.1 до 2 раза превышает аналогичный скачок тока в устройстве прототипа, что приводит к увеличению величины и мощности импульса тока в нагрузке в 1.1-2 раза.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема индуктивно-импульсного генератора, на фиг. 2 - диаграмма тока в первичной обмотке дополнительного трансформатора, на фиг. 3 - диаграмма тока в последовательно включенных первичной обмотки импульсного трансформатора и вторичной обмотки дополнительного 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 со вторым выводом конденсатора 3 и входными зажимами первичной 4 и вторичной 5 обмоток дополнительного трансформатора. Выходной зажим вторичной обмотки 5 дополнительного трансформатора подключен к входному зажиму первичной обмотки 6 повышающего трансформатора, а выходной зажим первичной обмотки 6 повышающего трансформатора подключен во вторую общую точку с выходным зажимом первичной обмотки 4 дополнительного трансформатора и минусовым зажимом источника постоянного тока 1. Вторичная обмотка 7 повышающего трансформатора подключена к нагрузке 8.

Устройство работает следующим образом. Источник постоянного тока 1 при замыкании коммутатора 2 в нулевой момент времени создает в первичной обмотке 4 дополнительного трансформатора ток 9 I_L(0_-)_К (фиг. 2), а в последовательно включенных первичной обмотки 6 повышающего трансформатора и вторичной обмотки 5 дополнительного трансформатора ток 10 I_L(0_-)_П (фиг. 3), которые протекают от плюса к минусу источника постоянного тока 1. В момент времени t₀ коммутатор 2 размыкается, обмотки 4, 5, 6 будут включены последовательно, и по ним будет протекать общий ток I_L(0₊)_К. В соответствии с обобщенным законом коммутации суммарное потокосцепление обмоток 4, 5, 6 в момент времени t₀ не может измениться скачком. Поскольку добротность первичной обмотки 4 дополнительного трансформатора в 1.1-10 раз выше добротности последовательно включенных первичной обмотки 6 повышающего трансформатора и вторичной обмотки 5 дополнительного трансформатора, в первичной обмотке 4 дополнительного трансформатора формируется импульс тока 11, равный (I_L(0₊)_К-I_L(0_-)_К), причем ток не изменяет своего направления. При этом значение тока I_L(0₊)_К превышает значение I_L(0_-)_К вследствие накопления энергии в магнитном поле при согласном включении обмоток 4 и 5 дополнительного трансформатора. В последовательно включенных первичной обмотке 6 повышающего трансформатора и вторичной обмотке 5 дополнительного трансформатора ток меняет свое направление на противоположное и формируется импульс тока 12 равный (I_L(0_-)_П-(-I_L(0₊)_К)). Под действием импульса тока 12 во вторичной обмотке 7 повышающего трансформатора возникает импульс тока 13 (фиг. 4), подающийся в нагрузку 8. Возникающее перенапряжение на коммутаторе 2 при его размыкании уменьшается при помощи конденсатора 3.

С помощью программы Multisim были проведены исследования модели индуктивно-импульсного генератора с следующими параметрами: напряжение источника постоянного тока 1 - 10 В, индуктивность первичной обмотки 4 дополнительного трансформатора - 100 мГн, активное сопротивление первичной обмотки 4 дополнительного трансформатора - 1 Ом, индуктивность вторичной обмотки 5 дополнительного трансформатора 10 мГн, активное сопротивление вторичной обмотки 5 дополнительного трансформатора 0.5 Ом, взаимная индуктивность обмоток 4,5 - 25.3 мГн, индуктивности обмоток 6,7 повышающего трансформатора 1 мГн, активное сопротивление обмотки 6 - 0.5 Ом, обмотки 7 - 1 Ом, взаимная индуктивность обмоток 6,7 - 0.8 мГн, сопротивление активной нагрузки 8 - 10 Ом. При размыкании коммутатора 2 импульс тока в нагрузке 8 составил 17.6 А. При отсутствии индуктивной связи катушек 4,5 что соответствует работе схемы устройства прототипа с аналогичными параметрами импульс тока в нагрузке 8 составил 10.1 А. Таким образом проведенные исследования показывают, что в предложенной схеме индуктивно-импульсного генератора происходит увеличение величины импульса тока в нагрузке в 1.74 раза.

Claims (1)

1. Индуктивно-импульсный генератор, содержащий повышающий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, коммутатор, подключенный к источнику постоянного тока, конденсатор, подключенный параллельно коммутатору, отличающийся тем, что последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора подключена вторичная обмотка дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого входным зажимом подключена в первую общую точку с входным зажимом вторичной обмотки дополнительного трансформатора, выходным зажимом коммутатора и вторым выводом конденсатора, а выходной зажим первичной обмотки дополнительного трансформатора образует вторую общую точку с минусовым зажимом источника постоянного тока и с выходным зажимом первичной обмотки повышающего трансформатора, причем индуктивность и добротность первичной обмотки дополнительного трансформатора от 1.1 до 10 раз превышает соответственно суммарную индуктивность и суммарную добротность последовательно включенных первичной обмотки повышающего трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора.

   

Images