Способ передачи электромагнитной энергии
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (u) 1001200
Союз Советских
Социалистичесиих
Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1301.81 (21) 3235423/24-07
1И) М. Ка. с присоединением заявки ЙоН 01 F 21/12
l(H 03 К 3/53
Государетаенный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 2802,83. Бюллетень М 8
{Щ УДК 621. 3. 013. (088.8) Дата опубликования описания 280283 f
Л1!О»
) (72) Автор изобретения
A.Ï. Лотоцкий (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОИ ЭНЕРГИИ
Изобретение относится к электротехнике и импульсной энергетике и, может быть использовано в источниках, питания систем генерации сильных магнитных полей.
Известен способ передачи электромагнитной энергии накопительной катушки в нагрузочную катушку. заключающийся в последовательном подключении отвода одной катушки к ряду отводов другой катушки в,порядке их убывания(1 ).
Недостатком известного способа является сложность реализации устройства накопления и передачи энергии с необходиьымн параметрами (10 Дж.
1Фс2 .
Наиболее близким к предлагаемому является способ передачи электромагнитной энергии из накопительной катушки, состоящей из отдельных секций, в нагрузочную катушку, согласно. которому сначала производят шунтирование накоротко секций накопительной катушки,- после чего осуществляют коммутацию секций на нагрузку путем их параллельного подключения к нагрузочной катушке(2 g.
Недостатками этого способа являютпя низкий КПД. передачи энергии (теоретически не более 0,25) и значительная энергия, рассеиваемая в коммутаторах реализующего устройства
5 (половина первоначального запаса при максимальном КПД) .
Цель изобретения — увеличение КПД передачи энергии и уменьшение эйергии, рассеиваемой в коммутаторах.
1Q Поставленная цель достигается тем, что согласно способу передачи электромагнитной энергии из накопительной катушки; состоящей из нескольких секций, в нагрузочную .катушку, apt котором сначала производят шунтирование накоротко секций накопительной катушки, поеле чего осуществляют ком мутацию секций на нагрузку путем их параллельного подключения к нагрузочной катушке, параллельное подключе ние указанных. секций осуществляют последовательно.во времени, причем ,перед подключением к нагрузочкой катушке каждой, кроме первой, секции производят прерываний тока в цепи, шунтирующей предыдущую по
:порядку подключения секцию.
Кроме того в момент снижения тока до нуля производят отключение первых по порядку секций накопительной катушки.
1001200
55 ка
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 — эквивалент-. ная схема устройства в процессе передачи энергии > на фиг.3 — зависимость КПД передачи энергии от сог- 5 ласования индуктивностей накопителя и нагрузки по предлагаемому способу и способу-прототипу.
Способ передачи электромагнитной энергии осуществляют следующим обра- 10 зом
Сначала шунтируют накоротко секции (. -Lg накопительной катушки, предварительно заряженные током от генератора Г, при помо(„и замыкателей З -З((, после чего при помощи замыкателей 3.(-3(1 и выключателей В.1-В1(( производят поочередное параллельное подключение указанных секций к нагрузочной катушке Ьн, при этом перед подключением секций L к нагрузке замакателем 3 д пройзводят прерывание тока выключателем В„ „,шунтирующим предыдущую по порядку подключения секцию Ln . При изменении направления тока в первых по порядку подключения секциях в момент перехода тока через ноль производят отключение этих секций, причем число отключаемых секций К определяют из условия 30
35 где N - число секций накопительнойй катушки; индуктивность одной секции накопительной катушки.; индуктивность нагрузочиой
Н катушки.
В процессе передачи энергии перед подключением секции Ln параллельно нагрузке все выключатели В -В„ полностью прерывают ток и,в нагрузке LH протекает ток 3>, замыкающийся через индуктивность L/и-1, эквивалентную индуктивности секций
1„ <, уже подключенных к нагрузке (здесь полагаем, что L
) . При срабатывании эа- 50 мыкателя 3„ и прерывании тока выключателем В ток в секции L „ убывает до величийы J определяемой законом сохранения магнитного потоПодбором индуктивностей L H можно добиться, чтобы инцуктивность бО (, t. n-1 эффективной нагрузки
Н бы(, +L/n- I
Н ла оптимальной для всего ступенчатого процесса передачи энергии. Так у
1,/n-1
Н
«ак всегда а,,„, то умень-. — 1,„+1/n-4 н " шение эффективной нагрузки снижает энергию, рассеянную в выключателе
B> . Одновременно с этим при убывании тока í Ln ток на такую же величину 3 o--3 убывает в каждой из параллельно подключенных индуктивностей 4 „-4 „.1 . При Этом энергия, соответствующая убыли тока тих индуктивностей передается без рассеяния в нагрузку. Наличие такого бездиссипативного механизма передачи энергии резко увеличивает
КПД способа.
При достаточном секционировании накопительной катушки (N )) 1 ) применение способа позволяет получить
КПД передачи энергии
Ь где A= — 1L- параметр согласования нагрузочной и накопительной катушек.
Максимальное значение П (, =О,б47 достигается при Л 3,95.
Из приведенного графика следует. что предлагаемый способ дает возможность более чем в два раза увеличить КПД передачи энергии (1,(кривая 1) по сравнению со способом-прототипом (кривая 2) в широком диапазоне согласования (1 < Л < 16) .
Суммарную энергию, рассеиваемую выключателями В -В>, определяют из выражения где % - первоначально запасенная о энергия в накопительной катушке.
Рассеянная энергия может быть сведена к сколь угодно малой величине при достаточном секционировании накопителя.
После окончания процесса переключения токов (t > t ) они распределены неоднородно пс секциям накопительной катушки
B частности в секциях с номером К, удовлетворяющим условию
%+Й/Ъ
М(1+ !Ц в токи . принимают отрицательные з наче-. ния, переходя через ноль в процессе передачи энергии. Неоднородное распре
1001200
20
Формула изобретения деление токов по секциям соответствует существованию замкнутых токов в накопительной катушке, энергия которых не может быть передана в нагрузку. Она может быть уменьшена отключением секций накопительной катушки в момент перехода тока через ноль.
Отключение может производиться, например, диодами, включенными вместо замыкателей З„-З,. В этом случае !
КПД передачи энергии может быть увеличен go сравнению с приведенным значением.
Предлагаемый способ передачи электромагнитной энергии позволяет более чем вдвое сократить габариты и энер- 15 гоемкость систем для генерации импульсных магнитных полей, например, в термоядерных исследованиях.
1. Способ передачи электромагнитной энергии из накопительной катушки, состоящей из отдельных секций, в нагрузочную катушку, согласно которому сначала производят шунтирование накоротко секций накопительной катушки, после чего осуществляют коммутацию секций на нагрузку путем их параллельного подключения к нагрузочкой . катушке, о т л и ч а ю щ и и о я тем, что, с целью увеличения КПД передачи энергии и уменьшения энергии, рассеиваемой в коммутаторах, параллельное подключение указанных секций осуществляют последовательно во времени, причем перед подключением к нагрузочной катушке каждой. кроме первой, секции производят прерывание тока в цепи, шунтирующей предыдущую по порядку подключения секцию.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем. что в момент снижения тока до нуля в первых по порядку подключения секциях накопительной катушки производят их отключение от нагрузочной катушки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 625643, кл. Н 01 F 21/12, 1978.
2 ° Азизов Э.A., Кочуров И.В. Исследование процессов и эффективности вывода энергии.из секционированного индуктивного накопителя с умножением тока в катушку с лайнером. .Препринт ИАЭ-2739. М., 1976.
1001а00
0 8 Ф b Р N Р 14
4Ьк У
Составитель Л.Федосов
Техред О.Неце
КорректоР Л.Бокшан г
Редактор A,Oãàð
Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 1408/61 Тираж 701
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )Х-35, Раушская наб., д.- 4/5