Генератор импульсов тока с оптическим управлением
Полезная модель относится к высоковольтной импульсной технике, и предназначена для генерирования мощных импульсов тока с заданными параметрами. В частности, предлагаемое устройство может использоваться для формирования импульсного магнитного поля на рамочной антенне для проверки стойкости электронных плат к импульсным электромагнитным полям.
Установка состоит из автотрансформатора, предназначенного для управления выходным напряжением, силового трансформатора, напряжение на вторичных обмотках которого может достигать 50 кВ, высоковольтного накопительного конденсатора, заряд которого осуществляется через выпрямитель, собранный на диодах КЦ109А, и ограничительных сопротивлениях, представляющих собой наполненные дистиллированной водой пластиковые трубки. Разряд емкости происходит при помощи управляемого игнитрона ИРТ-4, рассчитанного на напряжение 50 кВ. Система оптического управления игнитроном ИРТ-4 позволяет управлять моментом разряда накопительного конденсатора на нагрузку в ручном и автоматическом режимах при помощи внешнего источника излучения. Это позволяет синхронизировать момент запуска генератора и измерительного прибора, а также исключить электромагнитное влияние высоковольтной части генератора на систему управления коммутатором, что позволит повысить точность проводимых измерений.
Полезная модель относится к импульсной технике, в частности, к генераторам импульсов тока, и может быть использована для проверки устройств на стойкость к импульсным электромагнитным воздействиям, если в качестве нагрузки генератора использовать индукционную катушку, создающую импульсное магнитное поле.
В основе полезной модели предложен генератор высоковольтных импульсов [1. А.С. 
93141 «Генератор высоковольтных импульсов (варианты)», авторов Габлия Ю.А., Ладягина Ю.О., Сорокина О.В. опубл. 20.04.2010 г.], состоящий из автономного источника питания, преобразователя постоянного напряжения 600-6000 В, накопительного конденсатора, высоковольтного ключа в виде воздушного или газового разрядника, или тиристора, а также высоковольтного импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого разделена на две секции.
Наиболее близким к заявленному устройству является генератор импульсов малой длительности, представленный в работах [2. Г. А. Месяц. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М., «Сов. радио», 1974 г, 256 с] и [3. В.Д. Радченко. Техника высоких напряжений устройств электрической тяги. М., «Транспорт», 1975 г., 105 с], состоящий из накопительной емкости, высоковольтного ключа, разряжающего емкость на разрядную цепь, индуктивности и сопротивления в разрядном контуре.
Сопротивление и индуктивность являются формирующими элементами, изменяя которые можно задавать разные параметры импульса.
Наиболее близкий принцип построения схемы управления коммутационным элементом представлен в работе [4. А. С. Ns 15060 «Генератор импульсов тока», авторов Алласа А.А., Громовенко А.В., Короткова А.Ю., Опре В.М., Федоров А.В. опубл. 10.09.2000 г.]. Схема управления состоит из блока управления зарядом, блока управления разрядом и блока задания параметров импульса.
Недостатком схемы из источника [1], является низкий уровень рабочих напряжений и неуправляемая коммутация высоковольтных ключей. В схемах из источников [2] и [3] - использование в качестве коммутационных элементов искровых разрядников дает сильный «дребезг», что сказывается на точности проводимых измерений. Также к недостаткам вышеупомянутых схем можно отнести неуправляемость коммутационных элементов.
К недостаткам схемы управления из источника [4] можно отнести ориентированность на работу в условиях низких напряжений и, как следствие, отсутствие защиты от влияния электромагнитных полей, создаваемых установкой, на работу схемы управления.
Целью полезной модели является создание такого генератора импульсов тока, который бы работал на высоких напряжениях, обеспечивал управляемую коммутацию высоковольтного ключа, как в ручном, так и автоматическом режиме, давал возможность синхронизировать момент разряда накопительного конденсатора и запуска измерительного прибора и был защищен от воздействия электромагнитных полей, создаваемых установкой. Это позволит повысить точность измерений наведенных импульсных напряжений.
Указанная цель достигается с помощью устройства, представляющего собой генератор импульсов тока, в состав которого входят: силовой высоковольтный трансформатор, напряжение на вторичных обмотках которого достигает 50 кВ, накопительный высоковольтный конденсатор, в цепи заряда которого используются высоковольтные диодные сборки и ограничительные сопротивления, представляющие собой пластиковые трубки, заполненные дистиллированной водой и высоковольтный управляемый коммутатор, в качестве которого используется игнитрон ИРТ-4 с рабочим напряжением 50 кВ.
Управление состоянием игнитрона осуществляется путем подачи напряжения между управляющим электродом и катодом прибора. При появлении на управляющем электроде высокого напряжения происходит ионизация ртути, игнитрон открывается и пропускает через себя ток разряда конденсатора, после чего напряжение с электрода снимается и игнитрон запирается. Управление игнитроном происходит при помощи источника внешнего оптического излучения и может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме.
На фиг.1 представлена схема заявленного генератора. Генератор состоит из силового трансформатора Т2, напряжение на котором регулируется при помощи подключенного к его первичным обмоткам автотрансформатора Т1, высоковольтной емкости С, заряд которой осуществляется при помощи высоковольтной диодной сборки VD, и высокоомных ограничительных сопротивлений R, представляющих собой пластиковые трубки, залитые дистиллированной водой, высоковольтного управляемого коммутатора, который представляет собой игнитрон ИРТ-4 со схемой оптического управления (СУ), в состав которой входит приемник оптического сигнала (Пр) и передатчика оптического излучения (Пер). Коммутатор включен в схему так, что анод игнитрона подключен к одной обкладке высоковольтного конденсатора С, а катод, через объект испытания (ОИ) ко второй обкладке конденсатора, к отрицательному проводу схемы управления и общей отрицательной шине установки. Второй провод схемы управления подключен к управляющему электроду игнитрона.
Схема работает следующим образом. Регулированием напряжения на первичной обмотке силового трансформатора, заряжаем накопительный конденсатор. После того как конденсатор заряжен, происходит разряд емкости через управляемый коммутатор на нагрузку. В качестве нагрузки может быть использована индукционная катушка, если объект испытания проверяется на стойкость к импульсным электромагнитным воздействиям.
На фиг.2 представлена схема управления игнитроном ИРТ-4.
Оптическое управление игнитроном осуществляет схема управления, которая позволяет разряжать на нагрузку как одиночный импульс так и серии импульсов при помощи внешнего источника оптического излучения. Коммутация импульсов происходит как в ручном, так и автоматическом режиме, при помощи микросхемы таймера D1. Пауза между импульсами регулируется в схеме управления игнитроном и определяется временем заряда высоковольтной накопительной емкости С1. Силовая часть схемы управления состоит из выпрямителя, собранного на диодах КЦ106Г, умножителя напряжения и разрядника Р-76, напряжение срабатывания которого составляет 2000 В. Когда разрядник срабатывает, происходит ионизация ртути и игнитрон пропускает импульс тока в нагрузку.
При использовании установки для определения импульсных электромагнитных влияний на объект измерения используется синхронизация измерительного осциллографа со схемой запуска игнитрона, что повышает точность определения наведенных напряжений на объект испытания, и позволяет собрать более точную информацию о форме наведенного напряжения. Возможность использования управляемого высоковольтного коммутатора позволяет персоналу обслуживающему данную установку находиться на безопасном расстоянии от источника импульсных электромагнитных полей.
Генератор импульсов тока с оптическим управлением, состоящий из автотрансформатора для регулировки величины выходного напряжения на вторичных обмотках силового трансформатора, выпрямителя, состоящего из последовательно соединенных высоковольтных диодов, ограничительного сопротивления, высоковольтного накопительного конденсатора и высоковольтного коммутатора, отличающийся тем, что в качестве системы управления коммутатором использованы оптический излучатель и приемник оптического сигнала, позволяющие коммутировать импульсы тока в нагрузку в заданные моменты времени в ручном и автоматическом режимах.
