Импульсный трансформатор

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П Н 01 F 19/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3374853/24-07 ,(22) 30.12 81 (46) 07 03 ° 84. Бюл. Р 9 (72) В.A.Ïàâëîâ, 10.П.Пичугин и И.Н.Романенко .(71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (53) 621.314.228(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 155227, кл. Н 01 F 19/08, 1961. 2. Авторское свидетельство СССР

Р 792565, кл, Н 03 К 3/53, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 205074, кл. Н 01 Р 19/08, 1965. (54)(57) liNIIVRhCHblA TPAHCSOPNATOP, содержащий первичную и вторичную обмотки, последовательно соединенные

„„Su„„1078414 А с первичной обмоткой накопитель электрической энергии, управляемый ключ и зарядное устройство, параллельно подключенное к накопителю энергии, отличающийся тем, что, с целью увеличения крутизн ны фронта выходного импульса, он имеет дополнительные управляемый ключ и зарядное устройство, вторичная обмотка выполнена в виде свернутой в спираль полосковой линии, состоящей из двух. токопроводящнх лент, дополнительное зарядное устройство подключено параллельно дополнительному ключу, который подключен к концам токопроводящих лент, предназначенных для подключения нагруз- е ки.

1078474

Цель изобретения — увеличение крутизны фронта выходного импульса напряжения импульсного трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что импульсный трансформатор, 60

Ь5

Изобретение относится к высоковольтной импульсной электротехнике, в частности, к высоковольтным импульсным трансформаторам, и может быть использовано в импульсных электроэнергетических, радиотехнических, 5 радиолокационных .устройствах для повышения напряжения мощных электрических импульсов..

Известен импульсный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки н конденсатор, включенный параллельно вторичной обмотке, причем для снижения искажений форьы -импуль" са высоковольтная первичная обмотка выполнена из провода с высоким 15 удельным сопротивлением f1 ).

Недостатком его являются большие потери энергии из-за выполнения обмотки из провода с высоким удельным сопротивлением. 20.

Известен спиральный генератор, содержащий несколько проводящих и изоляционных лент, наложенных поочередно одна иа другую и свернутых в спираль, так что каждая пара соаед-25 них проводящих лент образует полосковую линию, искровой разрядник, подключенный параллельно входу половины, считая от крайней, последовательно расположенных полосковых линий (21.щ0

Недостатком. данного генератора является то, что он не позволяет генерировать болыцую энергию, так как в нем накопленная энергия определяется величиной емкостей полосковых линий и емкостей между полос35 овыми линияья. Эти емкости имеют небольшие величины. Для их увеличения необходимо значительно повысить габариты и вес генератора.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является импульсный трансформатор, содержащий первичную и вторичные обмотки, последовательно соединенные с первичной обмоткой накопитель электричес- 45 кой энергии, управляемый ключ и зарядное устройство, подключенное параллельно к накопителю энергии (3 °

Недостатком этого устройства является малая крутизна фронта выход- 50 ного импульса из-за того, что получаемый на вторичной обмотке импульс сначала заряжает паразитиые межвитковые емкости и только после этого подается на нагрузку. Эаряд этих 55 емкостей происходит в течение неко-. торого времени, что удлиняет длительность фронта выходного импуль, са. содержащий первичную и вторичную обмотки, последовательно соединенные с первичной обмоткой накопитель электрической энергии, управляемый ключ и зарядное устройство, параллельно подключенное к накопителю энергии, имеет дополнительные управ ляемый ключ и зарядное устройство, вторичная обмотка выполнена в виде свернутой в спираль полосковой линии, состоящей из двух токопроводящих лент, дополнительное зарядное устройство подключено параллельно дополнительному ключу, который подключен к концам токопроводящих лент, предназначенных для подключения нагрузки.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого импульсного трансформатора.

Импульсный трансформатор содержит первичную обмотку 1, вторичную обмотку 2, ферромагнитный сердечник 3, ключи 4 и 5 . Кроме этого на чертеже представлен накопитель электрической энергии — конденсатор б, источник постоянного напряжения - зарядные устройства 7 и 8, загрузка 9. Вторичная обмотка 2 выполнена в виде свернутой в спираль полосковой линии, состоящей из двух проводящих лент 10 и 11, изолированных двуг от друга по всей длине спирали (изоляция на чертеже не приведена ).

Трансформатор может быть выполнен в воздушном исполнении и с магнитопроводом, использование которого позволяет повысить коэффициент связи между обмотками.

Импульсный трансформатор работает следующим образом.

В начальный момент времени накопительный конденсатор б заряжен зарядным устройством 8, вторичная обмотка иа полосковой линии заряжена зарядным устройством 7, ключи 4 и 5 разомкнуты.

Рабочий цикл начинается с одно+ временного замыкания ключей 4 и 5.

При этом конденсатор б разряжается через ключ 4 на первичную, обмотку 1 трансформатора и на вторичной обмотке от этого разряда индуктируется импульс напряжения с небольшой крутизной фронта.

Одновременно при замыкании.ключа 5 (он может быть включен на любом конце линии ) от него по линии начнет распространяться в сторону открытого конца волна напряжения. По мере движения волны распределенные емкости, образованные смежными витками спирали, включаются последовательно, Когда падающая волна достигает открытого конца спирали амплитуда импульса напряжения между началом и концом спирали будет U = nU+, где л—

1078474

Составитель В.Мясникова

Техред Ж.Кастелевич Корректор A-Повх

Редактор E. Папп

Заказ 973/45 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",. г.ужгород, ул.Проектная, 4 число витков спирали, Uo - зарядное напряжение. После отражения от отк- рытого конца линии напряжение в ней (в линии ) меняет знак на противоположный — инвертирует. В момент, когда отраженная волна достигает ключа 5, процесс перезарядки линии заканчивается и амплитуда импульса напряжения на выходе линии достигает максимальной величины u = 2п0„, Этот импульс напряжения складывает- 10 ся с трансформированным на вторичной обмотке импульсом от разряда конденсатора 6 и на нагрузку 9 тоже подается импульс.

Выходной импульс имеет эначитель- 15 но большую крутизну фронта, чем если бы вторичная обмотка была выполнена только традиционным способом, корректирующие устройства могут дополнительно повысить крутизну выходного импульса.

Преимуществом предлагаемого импульсного трансформатора, кроме того, является. то, что за счет автономной зарядки вторичной обмотки на нагрузке можно получить разные по форме и амплитуде импульсы напряжения.

Для этого необходимо менять зарядное напряжение полосковой линии,.т.е. зарядное устройство 8 должно представлять собой регулируемый источник постоянного напряжения.

Таким образом, выполнение вторичной обмотки импульсного трансформа- . тора в виде полосковой линии, свернутой в спираль позволяет уменьшить длительность фронта (крутизна фронта увеличивается ) выходного импульса и получить на нагрузке импульс с амплитудой напряжения, превышающей амплитуду напряжения на вторичной обмотке традиционноГо импульсного трансформатора.

По сравнению с аналогом при одинаковых габаритах предлагаемое устройство позволяет генерировать предельно большую энергию, которая определяется в основном накопленной энергией в конденсаторе 6 и которая передается в нагрузку 9 за счет индуктивной связи между обмотками трансформатора, т.е. за счет магнитного поля. Энергия накопленная в полосковой линии составляет значительно меньшую часть генерируемой энергии. Эта энергия выделяется со значительной скоростью, т.е. ,расходуется в нагрузке в начальной стадии процесса и определяет фронт генерируемого импульса напряжения.

tIo конструкции. предлагаемый трансформатор прост, технология его изготовления несложна.