Источник с управляемым частотным спектром импульсов давления

Источник с управляемым частотным спектром импульсов давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмн

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е („ 7444ОО

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 05.04.78 (21) 2600131 j18 25 (5! ) M.. Кл. с присоединением заявки Ж— б 01 V 1!02

Государственный комитет (28) Приоритет ю по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 30.06.80 (5З) Н 550.834 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. А. Хорьков, В. И. Полов и Б. А. Франковский

Ордена Октябрьскбй Революции н ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт нм. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК С УПРАВЛЯЕМЫМ ЧАСТОТНЫМ

СПЕКТРОМ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических колебаний при геофизических исследованиях электрогндравлическим способом путем электрического разряда в жидкости, в скважинах или специальных ка5 мерах в морской разведке.

Каждому геологическому разрезу соответствует своя оптимальная длина упругой волны, при работе с которой устройство, возбуждающее сейсмические колебания, работает с наибольшей эффективностью. Одним из методов управления частотным спектром упругих волн является получение группы, иь;пульсов давления с малой скважностью между импульсами.

Известно устройство, реализующее идею создаиия группы импульсов давления с малой скважностью (1) .

В камеру, заполненную диэлектрической жидкостью, проходят электроды-разрядники.

Каждый разрядник питается от отдельного высоковольтного источника постоянного напряжения, Имеется блок управления для селективного подсоединения источника литания к соответствующему электроду-разряднику в заданной временной последовательности. Время между последовательными разрядами регулируют от 150 до 2500 мкс. Индивидуально генерируемые импульсы давления суммируются, в результате чего формируется единая упругая волна, что возволяет для каждого геологического разреза подобрать упругий импульс давления с оптимальными параметрами, Основной недостаток устройства — большие весогабаритные показатели, необходимость иметь высоковольтные источники напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является источник с управляемым частотным спектром импульсов давления. состоящий из электроразрядного преобразователя, высоковольтного импульсного трансформатора н ударного генератора, статорная обмотка которого подключена параллельно через быстродействующие коммутаторы на низковольтную обмотку высоковольтного импульсного трансформатора и к крайним электродам электрораэрядного преобразователя (2J.

Этот источник обладает зна ительно луч пимн высокогабаритными показателями по сравнению

0 4

4О

45

3 74440 с устройством (1), но имеет следующие недостатки.

ЭДС высоковольтной обмотки импульсного трансформатора прикладывается не только к межэлектродному промежутку элек троразрядного преобразователя, но одновременно через быстродействующий коммутатор, включенный . в цепь ударный генератор-электроразрядный преобразователь, и к обмотке низковольтного ударного генератора. В случае каких-ли бо нару- ?о шений в работе коммутатора или срыва пробоя

- межэлектродного промежутка обмотка генератора оказывается под большой разностью потенциалов и возникает угроза выхода ее из строя, Относительно большие весогабаритные показатели быстродействующих коммутаторов, рассчитанных на напряжение, равное максимальной

ЭДС высоковольтной обмотки трансформатора.

Цель изобретения — повышение надежности, снижения габаритов и веса установки за счет улучшения весогабаритных показателей быстродействующих коммутаторов и устройства в целом.

Поставленная цель достигается.тем, что вы.соковольтный импульсный трансформатор выполнен с двумя идентичными высоковольтными обмотками, начала которых подключены к крайним электродам электроразрядного цреобразователя, а концы к среднему электроду, причем параллельно высоковольтным обмоткам и меж- 3О электродным промежуткам электроразрядного преобразователя включены обостряющие емкости.

На фиг,. 1 показана принцийиальная электрическая схема источника; на фиг. 2 .— гРафики 35

ЭДС и ударного тока в режиме внезапного короткого замыкания генератора; иа фиг. 3— график тока в первичной обмотке трансформатора; на фиг.4 — график импульса тока в ,электроразрядном преобразователе. На графиках (фиг. 2 — 4) сл — время в электрических радианах.

Устройство состоит (фиг. 1) иэ ударного генератора 1, высоковольтного импульсного трансформатора 2, имеющего низковольтную обмотку 3 и две идентичные высоковольтные обмотки 4, быстродействующих коммутаторов

5 и 6, электрораэрядиого преобразователя 7, который имеет два крайних электрода 8 и один средний 9, обостряющих емкостей 10 и блока управления (на фиг. ? не показан).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии коммутатор 5 разомкнут, а коммутатор б замкнут. Ударный генератор 1 возбужден по номинальной ЭДС и работает в режиме холостого хода, так как расстояние между электродами электроразрядного преобразователя 7 выбрано таким образом, что ЭДС генератора 1 недостаточно для пробоя межэлектродного промежутка, При переходе ЭДС генератора через нуль на положительную полуволну срабатывает коммутатор 5 и замыкает обмотку статора на низковольтную обмотку 3 трансформатора 2. Сопротивление низковольтной обмотки 3 трансформатора 2 на один-два порядка ниже сопротивления обмотки статора ударного генератора 1. Генератор работает в режиме внезапного короткого замыкания, Кривые ЭДС ударного генератора 1 (кривая 11) и тока внезапного короткого замыкания (крнвая 12) представлены на фиг. 2, Так как замыкание коммутатора 5 (фиг. 1) произведено в нуль ЭДС, то ток внезапного короткого замыкания получается максимально возможным за счет периодической составляющей. Когда ток в цепи обмотки статора достигает заданного уровня, например 0,5 амплитуды тока короткого замыкания, производят разрыв цепи "обмотка статора— низковольтная обмотка трансформатора",коммутатором 5 (фиг. 1). Коэффициент трансформации выбран таким образом, что величины

ЭДС высоковольтных обмоток 4 достаточны для пробоя своих межэлектродных промежутков электроразрядного преобразователя 7. Высоковольтные обмотки трансформатора имеют равное количество витков, которые намотаны в параллель, поэтому они находятся в одинаковых магнитных условиях. ЭДС высоковольтных о моток находятся в фазе и плюсами прикладываются к крайним электродам 8 элект. рораэрядного преобразователя 7, а минусами к среднему электроду 9, тем самым обеспечивается локальное сосредоточение высокого напряжения только на электродах электроразрядного преобразователя 7, Магнитная система импульсного трансформатора 2 выполнена линейной. Снижение ЭДС высоковольтных обмоток вдвое ведет к уменьшению веса трансформатора на 10 — 15% за счет уменьшения толщины изоляции и изоляционных промежутков при прежнем объеме меди высоковольтной части трансформатора.

Обостряющие емкости 10, с момента приложения и нарастания ЭДС высоковольтных обмоток 4 на межэлектродных промежутках электроразрядного преобразователя 7 поддерживают постоянным уровень злектрическон напряженности на межэлектродных промежутках, соответствующий временному значению ЭДС высоковольтных обмоток. Поэтому не имеет места затягивание прорастания лидеров в межэлектродных промежутках, что ведет к сокращению предпробойного времени и улучшению коммутационного режима быстродействующего коммутатора 5. Обостряющие емкости 10 выбираются на рабочее напряжение, соответствующее максимальной ЭДС высоковольтных обмоток 4, и емкостью в несколько десятков пикофарад.

При пробое межэлектродных промежутков электроразряднога преобразователя 7, энергия в дутовой разряд поступает как иэ обостря- 5 ющих емкостей 10, так и из высоковольтных обмоток 4. Поступление энергии в дутовой разряд из емкостей способствует более быстрому понижению сопротивления в межзлектродных промежутках электроразрядного преобразователя 7. Ток цепи "обмотка статора — низковольтная обмотка трансформатора" перево-" дится в цепь "обмотка статора — электроразрядный преобразователь". Длительность импульса тока t„ в электроразрядном преобразователе 15 принимается в пределах 200 10 с. По истечении этого времени коммутатор 5 (фиг. 1) вновь замыкает цепь "обмотка статора — низковольтная обмотка трансформатора". Генератор 1 оказывается в режиме короткого замыка-20 ния. Цепь электроразрядного преобразователя 7 обесточивается коммутатором 6. Через время паузы t„, равное (150 — 2000) 10 с, в зависимости от требуемого числа импульсов тока в нагрузке, замыкается коммутатор 6 и рабо- 25 чий цикл повторяется в последовательности, описанной выше. Кривые импульсов тока в цепи обмотки низкого напряжения трансформатора представлены на фиг; 3 (кривые 13). Импульсы тока в нагрузке — электроразрядном 30 преобразователе — представлены на фиг.4 (кривые 14). Число и длительность импульсов тока в электроразрядном преобразователе, как и длительность пауз, задаются оператором и отрабатываются блоком управления. При час- з тоте ЭДС ударного генератора 50 Гц можно получить 8 — 10 импульсов давления. Включение высоковольтных обмоток импульсного трансформатора на 3-х электродный электроразрядный преобразователь выполнено 40 так, что крайние электроды 8, к которым подключена статорная обмотка ударного генератора, находятся под одним потенциалом. В этом случае коммутаторы 6 и 5 находятся в оптимальных условиях — с нулевой разностью по- 45 тенциалов на контактах. Отсутствие высокого

6 напряжения на быстродействующих коммутаторах 5 и 6 позволяет снизить их рабочее напряжение в 10 — 20 раз, т.е. ограничить-его уровнем амплитудного значения напряжения ударного генератора 1, что приводит к резкому сокращению их веса и габаритов. Так, если коммутаторы выполнять на тиристорах типа

Т вЂ” 800 — 24, то число;тиристоров на одну установку уменьшится в 5 раэ.

Таким образом, за счет конструктивного

Изменения высоковольтного импульсного трансформатора 2 и электроразрядного преобразователя 7 повышается, надежность и снижаются вес и габариты устройства.

Формула изобретения

Источник с управляемым частотным спектром импульсов давления, состоящий из электроразрядного преобразователя, высоковольтного импульсного трансформатора и ударного генератора, статорная обмотка которого подключена параллельно через быстродействующие коммутаторы на низковольтную обмотку высоковольтного импульсного трансформатора и к крайним электродам электрораэрядного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, снижения габаритов и веса установки, высоковольтный импульсный трансформатор выполнен с двумя:1 идентичными высоковольтными обмотками, начала которых подключены к крайним электродам электрораэрядного преобразователя, а концы к среднему электроду, причем параллельно высоковольтным обмоткам и межэлектродным промежуткам элек трораэрядного преобразователя включены обостряющие емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США И 3356178,кл. 181-5,, опублик. 1967.

2. Авторское свидетельство СССР, по заявке

Р 1910436/18-25, кл. G 01 V 1/02, 24.04.73 (прототип) .