Устройство для передачи магнитной энергии

Устройство для передачи магнитной энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ, содержащее источник тока, нагрузочную и секционированную накопительную катушки, замыкатели , пусковой блок, взрывной привод и размыкатели, состоящие из разрушаемого токопровода и шунтирующей проволочки, причем секции накопительной катушки и нсточник тока соединены последовательно через разуолкатели , один из которых выполнен со взрывным приводом, соЕЩИненньм с пусковьм блоком, а нагрузочная катушка присоединена параллельно секциям накопительной катушки через замыкатели , отличающеес я тем, что, с целью увеличения КПД передачи энергии и упрощения устройства , шунтирующие проволочки размыкателей секций накопительной катуш- , ки, кроме одной, присоединены парал- 5 лельно токопроводу размыкателя сосед (/) ней секции, а зг1мыкатели выполнены в виде неуправляемых разрядников.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП(РЫТИЙ (21) 3311488/24-07 (22) 03.07.81 (4 6) 23. 1 2. 83. Бюл. В 47 (72) A.Ï.Ëîòoöêèé, A.È.Êîëü÷åíêî, Ю.ПвМельников и С.A.Ñåðãååâ (53) 621.3.013(088.8) (56) 1. Патент ФРГ, 1488941, кл. Н 03 К 3/00, 1972.

2. Азисов Э.A. Кочуров И.В. Исследование процессов и эффективности вывода энергии из секцнонированного индуктивного накопителя с умножением тока в катушку с лайнером

Препринт ИАЭ-2739, И., 1976, с. 174182. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ

МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ, содержащее источник тока, нагруэочную и секционированную накопительную катушкй. замьг3(51) Н 03 К 3/53:- // Н 01 21/12 катели,пусковой блок, взрывной привод и размыкатели, состоящие иэ разрушаемого токопровода и шунтирующей проволочки, причем секции накопительной катушки и источник тока соединены последовательно через размыкатели, один из которых выполнен со взрывным приводом, соединенным с пусковым блоком, а нагруэочная катушка присоединена параллельно секциям накопительной катушки через замыкатели, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения КПД, передачи энергии и упрощения устройства, шунтирующие проволочки размыкателей секций накопительной катушО ки, кроме одной, присоединены парал- Я лельно токопроводу размыкателя соседней секции, а замыкатели выполнены в виве неррравлвемнк разрядников.

1012759

Изобретение относится к электротехнике и импульсной энергетике и может быть испольэонано для полученияя сильных и сн ерхсиль ных магнитных полей в физических исследованиях и системах питания термоядерных

5 установок .

Известен индуктивный накопитель энергии, предназначенный для генерирования импульсного тока в нагрузке, н котором предусмотрены по крайней мере дне накопительные индуктивности, а также механические коммутаторы тока, так что накопительные ине дуктивности в режиме зарядки сое* динены последовательно, а в режиме разряда соединены параллельно flJ .

Недостатком этой конструкции является то, что при передаче энергии н индуктивную нагрузку, КПД передачи энергии теоретически не может прены- 2Q шать 0,25, а система синхронных приводов коммутаторов технически сложна.

Известна также конструкция устройства для передачи магнитной энергии, содержащая источник тока, нагрузоч- 25 ную и секционированную накопительную катушки, замыкатели, пусконой блок, нэрынной привод и раэмыкатели, состоящие из разрушаемого токопронода и шунтирующей проволочки, причем секции накопительной катушки и источ. чик тока соецинены последовательно через размыкатели, один иэ которых выполнен со взрывным приводом, соединенным с пусковым блоком, а нагру35 зочная катушка присоединена параллельно секциям накопительной катушки через эамыкатели (2 .

Данная конструкция по своей технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к опи-4() сынаемому изобретению.

Недостатком этой конструкции является укаэанное ранее ограничение на КПД передачи энергии и сложность системы приводов коммутаторов, каж«. 4- > дый из которых снабжен автономным источником энергии, например в виде заряда взрывчатого вещества.

Целью изобретения является повышение КПД передачи энергии и упроще- 5О ние устройства. !

Для достижения поставленной цели в устройстве для передачи магнитной энергии, содержащем источник тока, I нагрузочную и секциониронанную накопительную катушки, замыкатели, пусковой блок, взрывной привод и раэмыкатели, состоящие иэ разрушаемого токопровода и шунтирующей проволочки, причем секции накопительной ка- 60 тушки и источник тока соединены последовательно через размыкатели, один из которых выполнен со взрывньм приводом, соединенным с пусковым блоком, а нагрузочная катушка присоеди- 65 иена параллельно секциям накопительной катушки через эамыкатели, шунтирующие проволочки размыкателей секции накопительной катушки, кроме одной, присоединены параллельно токопроводу размыкателя соседней секции, а эамыкатели выполнены в виде неуправляемых разрядников.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство состоит из источника 1 тока (например, электромашинный агрегат), нагруэочной катушки 2, накопительной секционированной катушки 3, разрядников 4 и 5, пускового блока 6, состоящего, например, иэ конденсатора с последовательно включенным управляемым разрядником, раэмыкателей, содержащих разрушаемый токопронод 7 и шунтирующую проволочкуу 8, секции накопительной катушки 3 и источник 1 тока соединены последовательно через размыкатели, один иэ которых имеет взрывной привод 9, соединенный с пусковьм блоком 6, а нагрузочная катушка 2 присоединена параллельно секциям накопительной катушки через разрядники 4 и 5, причем шунтирующие проволочки 8 раэмыкателей секции накопительной катушки, кроме одной, присоединены параллельно токопроводу раэмыкателя соседней секции.

Устройство работает следукщим образом.

Источник 1 тока вырабатывает медленно нарастающий импульс тока в последовательно соединенных секциях накопительной катушки. При достижении заданной амплитуды тока 3,> датчик тока генератора подает импульс на управлякщий электрод разрядника пускового блока 6, и разряд конденсатора пускового блока через проволочку 8 приводит к ее испарению. Теплота испарения проволочки преобразуется в энергию волны давления, распространяющуюся в окружакщей проволочку среде (жидкий диэлектрик, например). При достижении волной давления разрушаемого токопровода 7 размыкателя секции 3 он разрывается и переключает ток Jo в шунтирующий проводник 8. Последний нагревается протекакщим током, увеличивает сопротивление Rs что приводит к генерации напряжения на выводах секции 3 и соответственно на разрядниках 4 и 5. При испарении проволочки 8 сопротивление Rs быстро увеличивается, разрядники 4 и 5 пробиваются и подключают секцию к нагрузочной катушке 2, через которую замыкается ток секции. Одновременно через разрядник 5 эакорачиваются остальные последовательно соединенные секции.

Волна давления, распространякщаяся

1012759

Составитель Д.Федосов

Редактор Е.Зубиетова Техред Т.Маточка Корректор A.Äýÿòêî

Заказ 10644/7 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 от испарившейся проволочки 8, приходит к токопроводу 7 соответствующего размыкателя, вызывает его разрушение, переключение тока в следующий шунтирукщий проводник, его испарение, пробой соответствукщих раэ5 рядников, подключение следующей секции к нагрузке и т.д.

Для срабатывания коммутаторов тока расходуется часть энергии накопительных катушек, которая в известных устройствах рассеивалась бесполезно.

Время испарения проволочки 8 под давлением протекакщего тока всегда меньше длительности ее нагревания током от начальной температуры до точки кипения, поэтому длительность каждого из М переходных процессов переключения в нагрузку тока отдельной секции (Й вЂ” число секций) мень- 20 ше интервала между последовательньг ми переключениями тока. Процесс передачи энергии имеет ступенчатый характер и можно показать, что такой процесс энергетически выгоден. При 25 подключении первой по порядку секции накопительной катушки к нагрузочной катушке в проводнике, шунтирукицем токопровод размыкателя рассеивается энергия 30

) (н Jî

W,= — )

L+LI, 2 где L — индуктивность секции накопительной катушки; 35 индуктивность нагрузоч ной катушк и. При подключении следующих по порядку секций энергия W>, рассеиваемая в выключателях меньше, чем В,, 40 за счет дополнительного шунтирования нагруэочной катушки уже подключенными секциями. Поэтому полные потери энергии при коммутации токов равны

w=z whre N = — о

HL 3o Ь„ ье " 2 Q+Q

При сравнимых индуктивностях нагрузки и перекоммутированного накопителя (Lq + L/w) потери N малы по с6Ьвнению с начальным запасом энергии

" о

Wo= 2 еслибы»1.

Ho в реальных устройствах сф >

5 о ъ 10 Дж она достаточна для приведения в действие быстрых коммутаторов тока, требунщих для срабатывания энергии 10 Дж и позволяет освобождаться от автономных источников энергии привода.

Расчет показывает, что при М»1 и оптимальном согласовании индуктивностей устройства L -- 3,92L/H КПД передачи равен 0,647. К =30 является хорошим приближением для достижения указанного значения.

Увеличение эффективности передачи энергии реализуется эа счет того, что поочередное подключение каждой секции накопительной катушки параллельно нагруэочной катушке вызывает уменьшение тока в ранее подключенных секциях, и энергия, соответствующая убыли этих токов, передается в нагрузку беэ рассеяния, в то время как энергия, рассеиваемая в коммутаторах, при достаточном секционировании накопительной катушки пренебрежимо мала.

Описываемое устройство для передачи энергии иэ накопительной катушки в нагрузочную катушку позволяет при заданной передаваемой магнитной энергии более чем вдвое уменьшить энергоемкость источника зарядного тока, накопительной катушки и их габариты и упростить устройство, исключив автономные источники энергии для привода коммутаторов тока, кроме первого, заданщего момент начала передачи энергии.