Коммутатор

 

Изобретение может быть использовано при разработке коммутаторов электрических цепей, преимущественно в схемах импульсных генераторов тока и напряжения. Цель изобретения - повы&ение быстродействия и упрощение конструкции. Коммутатор содержит п коммутирую Ч11Х вентилей 1 . 1-1 .п,например .тиратронов с холодным катодом, и пкоак+ J ОО 2/ сиальных кабелей (КК) 2.1-2.п.Централь-, ные проводники КК на одном конце подключены к положительной шине 3 общей нагрузки, отрицательная шина 4 которой подключена к объединенным внешним проводникам первых концов.КК. Внешний проводник второго конца каждого i-ro КК соединен с катодом (i-l)-ro коммутирующего вентиля (КВ), а центральный проводник второго конца каждого i-ro КК соединен с катодом i-ro КВ. В устройстве значительно снижена индуктивность рассеяния индуктивных делителей тока, что позволило повысить быстродействие коммутатора и уменьшить искажение формы коммутируемого импульса. В описании изобретения представлены варианты коммутаторов с кабелем, намотанным на каркас, и с ферромагнитным сердечником . 2 з.п. (Ь-лы. 3 ил. (Л 2-2 2-л to Од 00 ел СХ) гЧХ Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 03 К 1//00 а С ф)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р

° °

° М

Ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3756960/24-21 (22) 26.04.84 (46) 23.07.86. Бюл. ¹ 27 (72) В.К. Рындин (53) 621.382(088.8) (56). Козадоев А.M. Электрические управляющие вентили для формирования мощных импульсов тока. — M.: Атомиздат, t975, с. 5,1, рис. 9б.

Электроника, 1973, № 6, с. 1, рис. 1а. (54) КОММУТАТОР (57) Изобретение может быть использовано при разработке коммутаторов электрических цепей, преимущественнс в схемах импульсных генераторов тока и напряжения. Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение конструкции. Коммутатор содержит и коммутирующих вентилей 1 ° 1-1.п, например тиратронов с холодным катодом, и Il коакÄÄSUÄÄ 1246358 А1 сиальных кабелей (КК) 2.1-2.п.Централь-. ные проводники КК на одном конце подключены к положительной шине 3 об. щей нагрузки, отрицательная шина 4 которой подключена к объединенным внешним проводникам первых концов. КК.

Внешний проводник второго конца каждого i-ro KK соединен е катодом (i 1)-ro коммутирующего вентиля (КВ), а центральный проводник второго конца каждого i-ro КК соединен с катодом i-ro КВ. В устройстве значительно снижена индуктивность рассеяния индуктивных делителей тока, что позволило повысить быстродействие коммутатора и уменьшить искажение формы коммутируемого импульса. В описании изобретения представлены варианты .коммутаторов с кабелем, намотанным на каркас, и с ферромагнитным сердечником. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.

1246 %58

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке коммутаторов электрических цепей, преимущественно в схемах импульсных генераторов тока и, S напряжения.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение конструкции.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема коммутато1б ра; на фиг. 2 и 3 — то же, варианты исполнения с кабелем, намотанным на каркас, и с ферромагнитным сердечником.

Устройство содержит B коммутирующих вентилей 1.1-1.п например тиратронов с холодным катодом, и п коаксиальных кабелей 2.1-2. . Центральные проводники кабелей на первом конде соединены между собой и подключены 1О к положительной шине 3 общей нагрузки, отрицательная шина 4 которой подключена к объединенным внешним проводникам первых концов кабелей. Внешний проводник второго конца каждого

i-го коаксиального кабеля соединен с катодом (i-1) -го, а центральный пропроводник второго конца каждого i-го кабеля — с .катодом i-го коммутирующего вентиля.

3G

Каждый коаксиальный кабель (фиг. 2) свернут в коаксиальный дроссель 5.1—

5.п, например намотан на цилиндрический каркас. На фиг. 3 каждый коаксиальный кабель намотан на отдельный ферромагнитный сердечник 6.1-6.п и образует коаксиальный дроссель 5. 1-5.п.

Принцип действия коммутатора и положительный эффект основываются на том, что индуктивность коаксиального кабеля по крайней мере в 2-3 раза меньше, чем у соответствующей двух; проводной линии, и, кроме того, электромагнитное поле рассеяния (внешнее электромагнитное поле) к;оаксиаль- 45 ного кабеля практически равно нулю при равенстве токов в центральном и внешнем проводнике, протекающих встречно.

Каждая катушка индуктивности анодного делителя тока в известном коммутаторе, включенная последовательно с одним из коммутирующих вентилей, имеет не только индуктивную связь с катушкой, включенной последовательно с другим коммутирующим вентилем, но и кроме того, непосредственную гальваническую связь со второй катушкой, включенной последовательно первой.

Поэтому при изготовлении анодного де— лителя тока по известной схеме с применением коаксиальных дросселей возникают конструктивные трудности, свя- занные со стыковкой отре3KoB коаксиальных кабелей. В предлагаемом коммутаторе испольэук тся индуктивности проводников коаксиального кабеля, подключенных как к аноду, так и к катоду коммутирующего вентиля. Это позволяет использовать неразрывные коаксиальные кабели, которые, в случае необходимости могут быть свернуты в коаксиальные дроссели, что приводит к упрощению конструкции коммутатора.

Поэтому в предлагаемом коммутаторе для достижения поставленной цели существенным является как использование коаксиальных кабелей, так и схема их подключения.

Коммутатор работает следующим образом.

При наличии на шинах 3 и 4 коммутируемого напряжения с указанной на . схеме полярностью, после подачи на сетки коммутирующих вентилей 1.1—

1.п поджигающих импульсов, происходит включение указанных вентилей. При одновременном включении и равенстве внутренних сопротивлений по внешним и центральным проводникам коаксиальных кабелей 2.1-2.I1 протекают встречные и равные токи. Внешнее электромагнитное поле кабелей равно нулю, и индуктивность цепей, подключенных к коммутирующим вентилям, равна индуктивности коаксиального кабеля, которая в 2-3 раза меньше индуктивности двухпроводной линии, образованной проводниками разных кабелей, подключенных к одному коммутирующему вентилю. Таким образом, при согласовании включении коммутирующих вентилей 1.1—

1.п благодаря равенству нулю индуктивности рассеяния коаксиальных кабелей достигается повышение быстродействия коммутатора и малые искажения формы импульса.

При неодновременном включении коммутирующих вентилей скорость нарастания тока в первом включившемся вентиле ограничивается относительно высокой индуктивностью двухпроводной линии, образованной проводниками разных кабелей. Благодаря наличию падения напряжения на этой индуктивности включившийся первым вентиль не шунтп1 2!46 158

20 где i — ток, протекающий по включенному вентилю; — время, приложено к остальным, не включенным, вентилям 1.2-1.п. На внешнем проводнике кабеля 2.1 и центральном проводнике кабеля 2.п наводится

ЭДС взаимоиндукции, равная

30

U. = M

dt где M — величина взаимной индуктив- ности между центральным и внешним проводниками коаксиального кабеля.

Эта ЭДС вызывает на коммутирующих вентилях 1.2 и 1.п перенапряжение, ускоряющее их включение. После включения вентилей 1.2 и 1.п аналогичным 40 образом указанные факторы ускоряют включение и способствуют выравниванию токов в остальных коммутирующих вентилях

Коммутатор на фиг. 2 работает ана-45 логично. Особенностью его является то, что намотка коаксиального кабеля на кольцевой каркас позволяет многократно увеличить индуктивность цепей, образованных проводниками разных ка- 50 белей, подключенных к коммутирующим вентилям, которые включились первыми.

Вместе с тем эти коаксиальные дроссели не оказывают никакого влияния на форму импульса коммутируемого тока55 при согласованном включении всех вентилей. Так как гри равенстве токов, протекающих встречно по центральному рует остальные. Кроме того, ЭДС взаимоиндукции, наводимая в проводниках кабелей, подключенных к запаздывающим вентилям, ускоряет их включение.

Эти процессы позволяют синхронизировать включение всех вентилей и способствуют выравниванию токов, протекающих через вентили, что снижает токовые перегрузки на вентилях, включившихся первыми. Например, допустим, гО что вентиль 1.1 включился первым.

Скорость нарастания тока ограничивается относительно высокой индуктивностью двухпроводной линии, образованнои проводниками: центральным каf5 беля 2.1 и внешним кабеля 2.2.

Падение напряжения на этой индуктивности, равное и внешнему проводникам каждого кабеля, все электромагнитное поле сосредоточено внутри кабеля, общий магнитный поток, сцепленный со всеми витками дросселя, отсутствует, а следовательно, индуктивность такого коаксиального дросселя не отличается от индуктивности коаксиального кабеля.

При неодновременном включении ком мутирующих вентилей 1.i-t.n коаксиальные дроссели i.1-5.п создают индуктивное сопротивление для разностного тока, протекающего по проводникам оДного и того же кабеля.

Коммутатор на фиг. 3 работает аналогично коммутатору на фиг. 2. При одновременном включении коммутирующих вентилей внешнее электромагнитное поле кабелей 2.f-2.п отсутствует, а следовательно, магнитный поток сердечников 6.1-6.п равен нулю. В этом случае ферромагнитные сердечники 6.1-6.п не влияют на индуктивность цепей коммутатора. При неодновременном включении вентилей индуктивность цепей, образованных проводниками, подключенными к вентилям, включившимся первыми, в / раз выше, чем у коммутатора на фиг. 2. (где р — величина относительной магнитной проницаемости сердечников б.f-б.n). Поэтому эффективность выравнивания токов между вентилями вьппе, чем у коммутаторов на фиг. 1 и 2.

Выбор одной из схем коммутаторов при практическом применении изобра-. жения производится в зависимости от величины минимально необходимой индуктивности делителя тока.

Таким образом, в предлагаемом ком.мутаторе значительно снижается индуктивность рассеяния индуктивных делителей тока, что позволяет повысить быстродействие и .уменьшить искажение формы коммутируемого импульса тока или напряжения, а также упрощается конструкция.

Формула изобретения t. Коммутатор, содержащий и коммутирующих вентилей и шины общей нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия и упрощения конструкции, введены и коаксиальных кабелей равной длины, причем центральные проводники первых концов коаксиальных кабелей подключе46358

Составитель Л. Багян

Техред lI.Îëåéíèê Корректор И.Эрдейи

Редактор В. Петраш

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4021/55

Производственно-полиграфическое предприятие,, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 12 ны к первой шине общей нагрузки, центральный проводник каждого второго конца i-го коаксиального кабеля соединен с первым силовым выводом

i-ro коммутирующего вентиля, внешний проводник второго конца i-го коаксиального кабеля соединен с вторым силовым выводом (i"1)-ro коммутирующего вентиля, внешний проводник второго конца первого коаксиального кабеля — с вторым силовым выводом и-го коммутирующего вентиля, а внешние проводники первых концов коаксиальньтх кабелей соединены между собой и подключены к второй шине общей нагрузки.

2. Коммутатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что каждый коаксиальный кабель намотан на цилиндрический каркас °

3. Коммутатор по пп. 1 и 2, о тО л и ч а ю шийся тем, что каждый цилиндрический каркас снабжен ферромагнитным сердечником.