RU206410U1 - TRANSFORMER-FREE DEVICE FOR CHARGING HIGH-VOLTAGE LARGE CAPACITY CAPACITORS - Google Patents
TRANSFORMER-FREE DEVICE FOR CHARGING HIGH-VOLTAGE LARGE CAPACITY CAPACITORS Download PDFInfo
- Publication number
- RU206410U1 RU206410U1 RU2021115027U RU2021115027U RU206410U1 RU 206410 U1 RU206410 U1 RU 206410U1 RU 2021115027 U RU2021115027 U RU 2021115027U RU 2021115027 U RU2021115027 U RU 2021115027U RU 206410 U1 RU206410 U1 RU 206410U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- capacitor
- reducing
- charging
- capacity capacitors
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к преобразовательной импульсной технике, в частности к вторичным источникам электропитания. Предложенное решение может применяться в качестве устройства заряда конденсаторов большой емкости, при номинальном напряжении до 100 кВ, направленное на сокращение времени заряда конденсатора, сокращение числа высоковольтных элементов и повышения эффективности передачи энергии в заряжаемый конденсатор.Бестрансформаторное устройство заряда высоковольтных конденсаторов большой емкости включает в себя высоковольтный диод, подключенный к нагрузочному конденсатору, к аноду которого подводится выходное напряжение с генератора высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии и газоразрядным коммутатором тока. В данном случае устройство позволяет сохранить на первоначальном уровне свои массогабаритные показатели, при этом оно считается гальванически связанной с нагрузкой (высоковольтным конденсатором), что обуславливает повышенные требования к электробезопасности на этапах проектирования электрической принципиальной схемы, сборки и отладки, в частности к схеме управления коммутатором.The utility model relates to a pulse converter technology, in particular to secondary power supplies. The proposed solution can be used as a charging device for high-capacity capacitors, at a rated voltage of up to 100 kV, aimed at reducing the charging time of a capacitor, reducing the number of high-voltage elements and increasing the efficiency of energy transfer to a charged capacitor. a diode connected to a load capacitor, to the anode of which the output voltage from a high-voltage pulse generator with an inductive energy storage and a gas-discharge current switch is supplied. In this case, the device allows you to keep its weight and dimensions at the original level, while it is considered galvanically connected to the load (high-voltage capacitor), which leads to increased requirements for electrical safety at the stages of electrical circuit design, assembly and debugging, in particular, to the switch control circuit.
Description
Полезная модель относится к преобразовательной импульсной технике, в частности к вторичным источникам электропитания. Предложенное решение может применяться в качестве устройства заряда конденсаторов большой емкости, при номинальном напряжении до 100 кВ, направленное на сокращение времени заряда конденсатора, сокращение числа высоковольтных элементов и повышения эффективности передачи энергии в заряжаемый конденсатор.The utility model relates to a pulse converter technology, in particular to secondary power supplies. The proposed solution can be used as a device for charging large capacitors, at a nominal voltage of up to 100 kV, aimed at reducing the charging time of the capacitor, reducing the number of high-voltage elements and increasing the efficiency of energy transfer to the charged capacitor.
Широкое применение в высоковольтной импульсной технике нашли генераторы, основанные на многоступенчатом способе заряда емкостных накопителей энергии [1]. Модернизированные варианты подобных генераторов, с использованием современных коммутирующих элементов (металл оксидные и графитовые разрядники, дрейфовые диоды с резким восстановлением, фотоэлектронные полупроводниковые коммутаторы и пр.), активно применяются во многих областях науки, в качестве источников ускорителей частиц, импульсных источников питания формирователей фокусированных излучений и потоков частиц. В медицине и биотехнологиях генераторы нашли свое применение в качестве источника импульсов электрического поля наносекундной длительности, воздействующих на биологические клетки и органические вещества, на их основе осуществляется стерилизация медицинского оборудования, а также экстракция редких органических природных соединений. В промышленности подобные установки применяются при добыче полезных ископаемых (электроимпульсное бурение, обработка горной породы высоковольтными импульсами напряжения), в процессе создания новых перспективных материалов (нанокомпозиты), испытания новых изоляционных материалов повышенной электрической прочности.Generators based on a multistage method of charging capacitive energy storage devices have found wide application in high-voltage pulse technology [1]. Modernized versions of such generators, using modern switching elements (metal oxide and graphite spark gaps, drift diodes with sharp recovery, photoelectronic semiconductor switches, etc.), are actively used in many fields of science, as sources of particle accelerators, pulsed power supplies for shapers of focused radiation and particle flows. In medicine and biotechnology, generators have found their application as a source of nanosecond electric field pulses affecting biological cells and organic substances; they are used for sterilization of medical equipment, as well as for the extraction of rare organic natural compounds. In industry, such installations are used in the extraction of minerals (electric pulse drilling, processing rocks with high-voltage voltage pulses), in the process of creating new promising materials (nanocomposites), testing new insulating materials with increased dielectric strength.
Типовая конструкция генераторов, основанных на многоступенчатом способе заряда емкостных накопителей энергии, включает в себя отдельные «зарядные ступени», состоящие из высоковольтных конденсаторов и коммутирующих элементов. Количество используемых ступеней определяет параметры выходного импульса, кроме того, их число определяет массогабаритные параметры генератора в целом [2].A typical design of generators based on a multistage charging method for capacitive energy storage includes separate "charging stages" consisting of high-voltage capacitors and switching elements. The number of stages used determines the parameters of the output pulse, in addition, their number determines the mass and size parameters of the generator as a whole [2].
Предлагаемое устройство заряда высоковольтных конденсаторов большой емкости, на основе генератора высоковольтных импульсов мощности с индуктивным накопителем энергии и газоразрядным коммутатором тока [3], способным формировать импульсы напряжения до 100 кВ и выходной мощностью порядка 70 МВт от низковольтного источника питания (рисунок 1). Конструкция данного устройства позволяет заменить собой зарядные ступени, при сохранении заданных параметров выходного импульса, поскольку газоразрядный прерыватель тока способен выдерживать импульсное напряжение до 100 кВ за счет своей достаточной электропрочности, обусловленной прицепом работы прибора, основанном на протекающих процессах самообрыва тока. При этом его работа в непрерывном частотном режиме (500-800 Гц) позволяет значительно сократить время заряда высоковольтных конденсаторов и регулировать амплитуду напряжения, путем изменения амплитуды тока обрыва, исходя из выражения ε=-L⋅di/dt, где di=Iобр величина обрываемого тока, dt=tвык -время выключения коммутатора [3].The proposed charging device for high-voltage capacitors of large capacity, based on a generator of high-voltage power pulses with an inductive energy storage and a gas-discharge current switch [3], capable of generating voltage pulses up to 100 kV and an output power of about 70 MW from a low-voltage power source (Figure 1). The design of this device allows you to replace the charging stages, while maintaining the specified parameters of the output pulse, since the gas-discharge current breaker is able to withstand a pulse voltage of up to 100 kV due to its sufficient electrical strength, due to the trailer of the device's operation, based on the ongoing processes of self-interruption of the current. At the same time, its operation in a continuous frequency mode (500-800 Hz) can significantly reduce the charging time of high-voltage capacitors and regulate the voltage amplitude by changing the amplitude of the break-off current, based on the expression ε = -L⋅di / dt, where di = I arr value CUT current, dt = t off -time oFF switch [3].
Бестрансформаторное устройство заряда высоковольтных конденсаторов большой емкости, включает в себя высоковольтный диод, подключенный к нагрузочному конденсатору, к аноду которого подводится выходное напряжение с генератора высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии и газоразрядным коммутатором тока. В данном случае устройство позволяет сохранить на первоначальном уровне свои массогабаритные показатели, при этом оно считается гальванически связанной с нагрузкой (высоковольтным конденсатором), что обуславливает повышенные требования к электробезопасности на этапах проектирования электрической принципиальной схемы, сборки и отладки, в частности к схеме управления коммутатором (рисунок 2).The transformerless charging device for high-voltage high-capacity capacitors includes a high-voltage diode connected to a load capacitor, to the anode of which the output voltage is supplied from a high-voltage pulse generator with an inductive energy storage and a gas-discharge current switch. In this case, the device allows you to keep its weight and dimensions at the original level, while it is considered galvanically connected to the load (high-voltage capacitor), which leads to increased requirements for electrical safety at the stages of designing an electrical circuit diagram, assembly and debugging, in particular to the switch control circuit ( Figure 2).
Список литературыBibliography
1. Д.В. Молчанов, И.В Лавринович Оптимальная конструкция высоковольтного генератора для электроимпульсного бурения глубоких скважин - Международная конференция по прикладной физике, энергетике и материаловедению 2019. (Journal of Physics: Серия конференций).1. D.V. Molchanov, I.V. Lavrinovich Optimal design of a high-voltage generator for electric pulse drilling of deep wells - International Conference on Applied Physics, Energy and Materials Science 2019. (Journal of Physics: Conference Series).
2. Н.И. Бойко, А.В. Макогон. Генератор по схеме Аркадьева - Маркса с покаскадным обострением фронта импульсов для обеззараживающей обработки пищевых продуктов - Электротехника и электромеханика 2017. №4.2. N.I. Boyko, A.V. Macogon. Generator according to the Arkadiev-Marx scheme with a cascading aggravation of the pulse front for disinfecting food processing - Electrical Engineering and Electromechanics 2017. No. 4.
3. Верещагин Н.М., Круглов С.А., Сережин А.А., Шатилов С.Г., Агальцов К.Д., Павлов М.Б. Газоразрядные прерыватели тока низкого давления в генераторе высоковольтных наносекундных импульсов с индуктивным накопителем энергии // ПТЭ. 2017. №6.3. Vereshchagin N.M., Kruglov S.A., Serezhin A.A., Shatilov S.G., Agaltsov KD, Pavlov M.B. Gas-discharge low-pressure current interrupters in a generator of high-voltage nanosecond pulses with an inductive energy storage // PTE. 2017. No. 6.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021115027U RU206410U1 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | TRANSFORMER-FREE DEVICE FOR CHARGING HIGH-VOLTAGE LARGE CAPACITY CAPACITORS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021115027U RU206410U1 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | TRANSFORMER-FREE DEVICE FOR CHARGING HIGH-VOLTAGE LARGE CAPACITY CAPACITORS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU206410U1 true RU206410U1 (en) | 2021-09-13 |
Family
ID=77746177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021115027U RU206410U1 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | TRANSFORMER-FREE DEVICE FOR CHARGING HIGH-VOLTAGE LARGE CAPACITY CAPACITORS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU206410U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU238075U1 (en) * | 2024-11-27 | 2025-10-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина" | A device for charging high-voltage large-capacity capacitors based on a pulse transformer and negative feedback |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU801220A1 (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-30 | Предприятие П/Я А-7992 | Pulse shaper |
| SU1709502A1 (en) * | 1989-05-05 | 1992-01-30 | Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского | Supply system of pulse energy accumulator |
| DE19946786A1 (en) * | 1998-09-29 | 2000-03-30 | Siemens Ag | Pulse generator for inductive or capacitive load esp. for electrostatic dust separator |
| US6060791A (en) * | 1998-03-03 | 2000-05-09 | The Regents Of The University Of California | Ultra-compact Marx-type high-voltage generator |
-
2021
- 2021-05-25 RU RU2021115027U patent/RU206410U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU801220A1 (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-30 | Предприятие П/Я А-7992 | Pulse shaper |
| SU1709502A1 (en) * | 1989-05-05 | 1992-01-30 | Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского | Supply system of pulse energy accumulator |
| US6060791A (en) * | 1998-03-03 | 2000-05-09 | The Regents Of The University Of California | Ultra-compact Marx-type high-voltage generator |
| DE19946786A1 (en) * | 1998-09-29 | 2000-03-30 | Siemens Ag | Pulse generator for inductive or capacitive load esp. for electrostatic dust separator |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВЕРЕЩАГИН Н.М., Газоразрядные прерыватели тока низкого давления в генераторе высоковольтных наносекундных импульсов с индуктивным накопителем энергии, ПТЭ, 2017, N 6. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU238075U1 (en) * | 2024-11-27 | 2025-10-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина" | A device for charging high-voltage large-capacity capacitors based on a pulse transformer and negative feedback |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Song et al. | A compact low jitter high power repetitive long-pulse relativistic electron beam source | |
| RU206410U1 (en) | TRANSFORMER-FREE DEVICE FOR CHARGING HIGH-VOLTAGE LARGE CAPACITY CAPACITORS | |
| DK1929628T3 (en) | Process for generating intensive high voltage pulses for industrial use and associated circuitry | |
| CN105450078A (en) | Nanosecond pulse power supply | |
| Egorov et al. | A self-triggering system for a cold-cathode thyratron in a pulse voltage generator | |
| Yatim et al. | Symmetrical and asymmetrical multilevel inverter structures with reduced number of switching devices | |
| RU238075U1 (en) | A device for charging high-voltage large-capacity capacitors based on a pulse transformer and negative feedback | |
| RU204516U1 (en) | DEVICE FOR CHARGING HIGH-VOLTAGE LARGE CAPACITY CAPACITORS WITH PULSE TRANSFORMER | |
| RU2711180C1 (en) | Low-temperature magnetoactive plasma formation device in large volumes | |
| Li et al. | A new driving circuit with delay trigger for the solid-state Marx modulators | |
| Nikoo et al. | A compact MW-class short pulse generator | |
| Wu et al. | Effect of the trigger circuit on delay characteristics of a triggered vacuum switch with a six-gap rod electrode system | |
| Tokuchi et al. | Development of MOS-FET based Marx generator with self-proved gate power | |
| Li et al. | An adjustable magnetic switch | |
| Jang et al. | Application of pulsed power system for water treatment of the leachate | |
| CN209823661U (en) | High repetition frequency nanosecond high-voltage pulse power supply | |
| RU2455131C1 (en) | Power supply for electrochemical treatment of materials | |
| Bieniosek et al. | MEDEA II two‐pulse generator development | |
| CN217469498U (en) | High-voltage capacitor charging power supply | |
| Rim et al. | Status of KERI's Pulsed Power Research and Development | |
| Mortazavi et al. | Single-Switch Module, Rectangular High-Voltage Pulse Generator with Nanosecond Rise/Fall Times for Transient Plasma Applications | |
| RU2790206C1 (en) | High voltage pulse generation system | |
| Gordeev et al. | High-current pulse electron accelerators based on stepped forming lines | |
| RU2732987C1 (en) | Device for formation of quasi-permanent strong magnetic field in large volumes | |
| RU2059345C1 (en) | Heavy-current pulsed accelerator |