Устройство питания электронно-лучевой нагрузки

Патент 855750

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«и855750 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)pA. Кл 3 (22) Заявлено 09.07.79 (21) 2824619/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150881 Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 15. 08. 81

Н 01 F 19/08

H 01 F 27/34

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621 314 . 225 (088 . 8) (72) Авторы изобретения

H A. Полещук и В.Н. Лисин

), 1 (71) За яв итель (54 ) УСТРОИСТВО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОИ

НАГРУЗКИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике трансформаторного формирования высоковольтных импульсов, и предназначено для питания электронно-лучевых пушек и ускорительных трубок.

Известно устройство для формирования импульсного высокого напряжения с использованием трансформатора Тесла (или трансформатора не связанных LC-контуров), содержащее первичный контур, состояший из управляемого разрядника, конденсатора и первичной обмотки повышающего трансформатора без сердечника, и вторичный контур, состоящий из параллельно включенных управляемой нагрузки, конденсатора и вторичной обмотки тесловского трансформатора, В конденсаторе первичного контура 2D производят накопление энергии (с помощью включения зарядного источни- . ка).При достижении на конденсаторе заданного значения напряжения подают импульс запуска коммутатора (напри- 25 мер, разрядника) первичного контура, .в результате чего в индуктивно связанной системе двух контуров возникают двухчастотные колебания напряжения. Нри достижении максимального 30 значения напряжения на нагрузке (электронной ускорительной трубке) формируется импульс тока длительностью ;, (C -л, где 74 вЂ” длительность полуволны импульса напряжения (1) .

Недостатком этого устройства является синусоидальная форма формируемого импульса напряжения, поэтому при питании электронно-лучевой нагрузки необходимо использовать ускорительную трубку с управляющей сеткой для формирования прямоугольного импульса тока длительностью ь„ . Кроме того, энергия обратных полуволн напряжения бесполезно рассеивается в контурах системы, снижая ее КПД и надежность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство питания электронно-лучевой нагрузки с помощью импульсного трансформатора (ИТ). В данном устройстве заряжают емкостной накопитель энергии (формирующую линию). После достижения заданного значения напряжения подают сигнал на запуск коммутатора и разряжают накопитель через первичную обмотку трансформатора с замкнутым ферромагнитным сердечником. В результате перемагничивания сердеч855750 ника ИТ формируют прямоугольный импульс напряжения на нагрузке, подключенной ко вторичной обмотке. В качестве коммутатора применяют управляемый разрядник или водородный тиратрон, ИТ собирают на кольцевом или

О-образном сердечнике 2(.

Недостаток известного устройства заключается в необходимости согласования волнового сопротивления формирующей линии и нагрузки при заданной длительности импульса. Это ограничивает функциональные возможности устройства питания при изменении сопротивления нагрузки и длительности импульса, поскольку утрачиваются формирующие свойства системы и получение прямоугольных импульсов становится невозможным. ИТ всегда рассчитывается на фиксированную длительность импульса, для которой выбирается допустимое приращение индукции в сердечнике ИТ и сечение железа.

Цель изобретения вЂ” расширение функциональных возможностей путем формирования прямоугольных импульсов напряжения на эысокоомной нагрузке и повышения эффективнОсти.

Постаэленная цель достигается тем, .что устройство питания электроннолучевой нагрузки, содержащее импульсный трансформатор с тороидальным сердечником, несущим первичную и вторичную обмотки, к первичной обмотке подключены вентильный коммутатор и емкостный накопитель, снабжено управляемыми ключевым элементом и формирователем импульсов с блоком задержки, при этом ключевой элемент включен параллельно вторичной об мотке, а, формирователь импульсов подключен между управляющими входами вентильного коммутатора и ключевого элемента.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит вентильный управляемый коммутатор 1 первичного контура, емкостной накопитель 2, первичную обмотку 3 трансформатора, тороидальный ферромагнитный сердечник 4. Вторичная обмотка 5 подключена к электронно-лучевой нагрузке 6, и зашунтирована управляемым ключевым элементом 7, управляющий электрод которого соединен с блоком 8 запуска и задержки.

Уфройстэо работает следующим образом.

° о

Емкостной накопитель 2 заряжается от внешнего источника, при этом контур зарядного тока замыкается через первичную обмотку 3 ИТ, а удержание заряда на обкладках конденсатора осуществляется вентильным коммутатором 1. В момент достижения максимального напряжения на накопиРасчетное сечение сердечника и длительность импульса на нагрузке определяются соотношением

30 где

AS 1

35 сечение железа; приращение индукции; условная фиктивная величина первичного напряжения

" я = "С

n вЂ” коэффициент запаса по сечению железа, характеризующий структуру магнитного поля трансформатора.

Величина коэффициента и определяется отношением

40 - н ьс » где сн - длитель ность импульса первичного разрядного тока;

- длительность импульса инЬ дукции.

50 Плоская часть импульса формируется в интервале преобразования разрядного тока. После срабатывания управляемого ключевого элемента,шунтирующего нагрузку, происходит скачкообразное изменение характера энергетического процесса и магнитной проницаемости сердечника, и начинается цикл рекуперации энергии в емкостном накопителе. При этом. часть энергии остается в емкостном нако49 пителе и используется в следующем цикле.

Таким образом, формирование заднего фронта импульса. совпадает с процессом рекуперации энергии в

45 емкости первичного контура. теле 2 срабатывает коммутатор 1, и происходит преобразование и передача энергии емкостного накопителя 2 в контур нагрузки 6. При этом сердечник

4 частично насыщается, а разрядный ток первичного контура трансформируется в напряжение на нагрузке 6, т.е. выполняется соотношение сопротивлений нагрузки R„ и первичного контура R„, определенное к„ 17 R„ ..

Оптимальным является выполнение 0 тороидального сердечника 4 из ленточного пермаллоя, первичной обмотки в виде плоской рамки, а втоРичной - тороидальной. При этом величина взаимной индуктивности контуРов при формировании фронтов порядка Т:ф - 0,1 мкс зависит от индукции В, напряженности поля Н и их первых производных по времени.

Формирование импульса высокого наЗ пряжения на нагрузке 6 происходит в условиях, когда потокосцепление определяется нагрузочным током, а длительность импульса В(t) соответствует лишь фронту первичного импульса H(t) .

855750 юг. g

Формула изобретения з

Устройство питания электронно-луФ чевой нагрузки, содержащее импульсный трансформатор с тороидальным сердечником, чесущим первичную и вторичную обмотки, к первичной обмот,ке подключены вентильный коммутатор и емкостной накопитель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования прямоуголь- 1О ных импульсов и повышения эффективности за счет рекуперации энергии, устройство снабжено управляемым ключевым элементом и формирователем импульсов с блоком задержки, при этом ключевой элемент включен параллельно вторичной обмотке, а формирователь импульсов подключен между управляющими входами вентильного коммутатора и ключевого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Месяц Г.А, и др. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения, "Энергия", 1970, с. 27.

2. Вдовин С.С. Проектирование импульсных трансформаторов. М., ВНИИПИ Заказ 6924/73

Тираж 784 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород. ул. Проектная, 4