Система питания импульсных ламп (варианты)
Предлагаемое техническое решение относится к области импульсной техники и может быть использовано при создании источников питания импульсных ламп оптических квантовых генераторов. Система питания импульсных ламп, содержащая источник питания, конденсатор, лампу импульсную и трансформатор поджига, дополнительно содержит первую катушку индуктивности, тиристор, вторую катушку индуктивности и N последовательно установленных дросселей с параллельно подключенными к каждому соответствующих N ключей, при этом последовательно установленные N дросселей, первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности, лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига подключены параллельно источнику питания, а конденсатор установлен параллельно второй катушке индуктивности, лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига. Кроме того, источник питания выполнен в виде емкостного накопителя. Кроме того, источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи. Кроме того, ключи выполнены в виде тиристоров. В варианте исполнения система питания импульсных ламп, содержащая источник питания, конденсатор, лампу импульсную и трансформатор поджига, дополнительно содержит первую катушку индуктивности, тиристор, вторую катушку индуктивности и N параллельно
установленных дросселей с подключенными к ним соответственно последовательно N ключей, при этом параллельно установленные N дросселей с ключами подключены параллельно первой катушке индуктивности, причем первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности, лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига подключены параллельно источнику питания, а конденсатор установлен параллельно источнику питания, первой катушке индуктивности и тиристору. Кроме того, источник питания выполнен в виде емкостного накопителя. Кроме того, источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи. Кроме того, ключи выполнены в виде тиристоров. Предлагаемое техническое решение при использовании дает новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования питания ламп ОКГ за счет стабилизации напряжения на импульсных лампах, что позволяет использовать импульсный режим работы ОКГ с высоким кпд.
Предполагаемое техническое решение относится к области импульсной техники и может быть использовано при создании источников питания импульсных ламп оптических квантовых генераторов.
Известен генератор импульсов, содержащий последовательно соединенные источник питания, зарядную цепь с высоковольтным вентилем и накопитель, выход которого через управляемую разрядную лампу подключен к нагрузке, к выходу накопителя подключен блок контроля уровня напряжения заднего фронта импульса на накопителе, а его выход подключен к управляющему электроду разрядной лампы [авторское св. СССР №785962, МКИ Н 03 К 3/53, 1980 г.].
Известен генератор мощных импульсов напряжения, содержащий накопитель энергии, основной и вспомогательный коммутаторы, входы которых подсоединены к одному из выводов накопителя энергии, и импульсный трансформатор с подсоединенной к вторичной обмотке трансформатора нагрузкой, средняя точка первичной обмотки которого соединена со вторым выводом накопителя энергии, а один конец первичной
обмотки соединен с входом основного коммутатора, выход вспомогательного коммутатора соединен с другим концом первичной обмотки импульсного трансформатора через параллельно соединенные резистор и конденсатор [авторское св. СССР №604138, МКИ Н 03 К 3/53, 1978 г.].
Недостатком известных устройств является невозможность обеспечения стабильного напряжения на импульсных лампах при работе их в частотном режиме.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемой полезной моделе является генератор импульсов, содержащий последовательно включенные источник зарядного напряжения, зарядное устройство и емкостной накопитель энергии, который через ключ подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора, к вторичной обмотке которого через ключ-обостритель подключена нагрузка, а параллельно вторичной обмотке включены ключ и высоковольтный емкостной накопитель, между ключом, шунтирующим вторичную обмотку импульсного трансформатора, и высоковольтным емкостным накопителем включена вторичная обмотка двухобмоточного трансформаторного индуктивного накопителя, первичная обмотка которого подключена через ключ к источнику зарядного тока [авторское св. СССР №612397, МКИ Н 03 К 3/53, 1978 г.].
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности его использования в лазерах, работающих в высокочастотных импульсных режимах, из-за нестабильного напряжения на лампах, что приводит к снижению эффективности использования и кпд известных устройств.
С помощью предлагаемого технического решения достигается новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования питания ламп ОКГ за счет стабилизации напряжения на импульсных лампах, что позволяет использовать частотный импульсный режим работы ОКГ с высоким кпд.
В соответствии с предлагаемой полезной моделью технический результат достигается тем, что в систему питания импульсных ламп, содержащую источник питания, конденсатор, лампу импульсную и трансформатор поджига, дополнительно введены первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности и N последовательно установленных дросселей с параллельно подключенными к каждому соответствующих N ключей, при этом последовательно установленные N дросселей, первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности, лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига подключены параллельно источнику питания, а конденсатор установлен параллельно второй катушке индуктивности, лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига.
Кроме того, источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.
Кроме того, источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.
Кроме того, ключи выполнены в виде тиристоров.
В варианте исполнения система питания импульсных ламп, содержащая источник питания, конденсатор, лампу импульсную и трансформатор поджига, дополнительно содержит первую катушку индуктивности, тиристор, вторую катушку индуктивности и N параллельно установленных дросселей с подключенными к ним соответственно последовательно N ключей, при этом параллельно установленные N дросселей с ключами подключены параллельно первой катушке индуктивности, причем первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности, лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига подключены параллельно источнику питания, а конденсатор установлен параллельно источнику питания, первой катушке индуктивности и тиристору.
Кроме того, источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.
Кроме того, источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.
Кроме того, ключи выполнены в виде тиристоров.
На фиг.1 представлена структурная схема системы питания импульсных ламп, а на фиг.2 - ее электрическая схема.
На фиг.3 изображена временная диаграмма.
На фиг.4 представлена структурная схема варианта выполнения системы питания импульсных ламп, а на фиг.5 - ее электрическая схема.
Система питания импульсных ламп (см. фиг.1, 2) содержит источник питания 1, к которому последовательно подключены N последовательно соединенных дросселей 2 (2 1, 22,...2N ), первая катушка индуктивности 3, тиристор 4, вторая катушка индуктивности 5, лампа импульсная 6 и вторичная обмотка трансформатора поджига. Конденсатор 8 установлен параллельно второй катушке индуктивности 5, лампе импульсной 6 и вторичной обмотке трансформатора поджига 7. Каждому из N дросселей параллельно установлены N ключей 9 (91, 92,...9 N) соответственно.
Система питания импульсных ламп работает следующим образом. При открывании тиристора 4 происходит резонансный заряд конденсатора 8 от источника питания 1 через все дроссели 2 и первую катушку индуктивности 3 до напряжения, превышающего напряжение источника питания Uпит в 1,5˜1,7 раза. Ключи 9 (например, тиристоры) являются разомкнутыми (тиристоры закрыты). С помощью импульса, сформированного трансформатором поджига 7 лампа импульсная 6 приводится в проводящее состояние. Конденсатор 8 подключается к импульсной лампе 6 и осуществляется сброс энергии конденсатора на лампу импульсную для получения светового импульса ОКГ.
По мере последующих перезарядов конденсатора 8 напряжение источника питания 1, а, следовательно, и напряжение на конденсаторе 8, и на импульсной лампе 4 падает. Процесс разряда конденсатора 8 идет медленнее. Для повышения коэффициента перезаряда необходимо увеличить индуктивность зарядной цепи, что осуществляется последовательным замыканием ключей 9 (91, 92,...9 N). Замыкая ключи (открывая тиристоры), происходит постепенное увеличение индуктивности, добротность LC-контура повышается, что приводит к повышению коэффициента перезаряда и стабилизации напряжения на импульсной лампе при снижении частоты перезаряда.
При этом скважность импульсов Тзар /
имп увеличивается.
На фиг.3 представлена временная диаграмма, поясняющая работу импульсной лампы.
Система питания импульсных ламп по варианту исполнения (см. фиг.3) включает в себя источник питания 1 и последовательно к нему подключенные первую катушку индуктивности 3, тиристор 4, вторую катушку индуктивности 5, лампу импульсную 6 и вторичную обмотку трансформатора поджига 7. Конденсатор 8 установлен параллельно второй катушке индуктивности 5, лампе импульсной б и вторичной обмотке трансформатора поджига 7. Каждый из N дросселей 2 (2 1, 22,...2N ) соединен последовательно с N ключами 9 (91 , 92,...9N) соответственно и установлены параллельно между собой и к первой катушке индуктивности 3.
Система питания импульсных ламп по варианту исполнения работает следующим образом. При открывании тиристора 4 происходит резонансный заряд конденсатора 8 от источника питания 1 через все дроссели 2 и первую катушку индуктивности 3. Ключи 9 (например, тиристоры) являются замкнутыми (тиристоры открыты). После заряда конденсатора 8 до
осуществляется сброс энергии конденсатора на лампу импульсную 6. При последующих перезарядах конденсатора 8 с целью обеспечения работы импульсной лампы 6 в частотном режиме осуществляют постепенное размыкание ключей 9 (9 1, 92,...9N ) (закрытие тиристоров). Заряд конденсатора осуществляется через увеличенную индуктивность, добротность контура повышается, увеличивается коэффициент перезарядки и осуществляется стабилизация напряжения на импульсной лампе.
Для накачки лампы ОКГ необходим источник питания мощностью в несколько меговатт (в зависимости от типа лампы), который может быть построен на основе химических источников тока по комбинированной схеме с использованием в качестве обострителя мощности и источника высоковольтного напряжения батарей молекулярных конденсаторов, выполняющих функции буферного источника энергии для заряда молекулярных конденсаторов. Батареи молекулярных конденсаторов создаются на базе емкостных накопителей типа МНЭ-3/60 или 24ПП -30/0,003; аккумуляторные батареи - 10НКБ-90, как буферный источник энергии. Трансформатор поджига 7 представляет собой импульсный трансформатор, на первичную обмотку которого подается импульс U1=4,5 кВ длительностью 3,4 мкс, а на вторичной обмотке формируется импульс поджига U2=30-35 кВ той же длительности. В качестве конденсатора 8 могут быть использованы конденсаторы типа К75-40.
Из вышеприведенного следует, что предложенные технические решения имеют преимущества по сравнению с известными, а именно:
1. Обеспечение частотного режима работы импульсной лампы со стабильным напряжением за счет изменения добротности зарядного контура при увеличении скважности импульсов повторения генерации лампы.
2. Увеличение выходной мощности ОКГ за счет стабильной генерации импульсных ламп.
Следовательно, предложенное техническое решение при использовании дает новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования питания ламп ОКГ за счет стабилизации напряжения на импульсных лампах, что позволяет использовать импульсный режим работы ОКГ с высоким кпд.
По материалам заявки в данное время на предприятии изготовлен макетный образец устройства, который при испытаниях подтвердил достижение вышеуказанного технического результата.
1. Система питания импульсных ламп, содержащая источник питания, конденсатор, лампу импульсную и трансформатор поджига, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности и N последовательно установленных дросселей с параллельно подключенными к каждому соответствующих N ключей, при этом последовательно установленные N дросселей, первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности, лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига подключены параллельно источнику питания, а конденсатор установлен параллельно второй катушке индуктивности, лампе импульсной и вторичной обмотке трансформатора поджига.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.
4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что ключи выполнены в виде тиристоров.
5. Система питания импульсных ламп, содержащая источник питания, конденсатор, лампу импульсную и трансформатор поджига, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности и N параллельно установленных дросселей с подключенными к ним соответственно последовательно N ключей, при этом параллельно установленные N дросселей с ключами подключены параллельно первой катушке индуктивности, причем первая катушка индуктивности, тиристор, вторая катушка индуктивности, лампа импульсная и вторичная обмотка трансформатора поджига подключены параллельно источнику питания, а конденсатор установлен параллельно источнику питания, первой катушке индуктивности и тиристору.
6. Система по п.5, отличающаяся тем, что источник питания выполнен в виде емкостного накопителя.
7. Система по п.5, отличающаяся тем, что источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.
8. Система по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что ключи выполнены в виде тиристоров.
