Высоковольтный источник неизменного тока

Высоковольтный источник неизменного тока относится к преобразовательной технике и может быть использован в системах электроснабжения, электротермии, системах питания оптических квантовых генераторов, в установках для магнитно-импульсной обработки металлов, для заряда емкостных накопителей, мощных аккумуляторных батарей, в машинах конденсаторной контактной электросварки, в технике физических экспериментов. Для обеспечения регулирования величины тока нагрузки в широких пределах в высоковольтном источнике неизменного тока, содержащем трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику ЭДС через конденсатор, образующий совместно с первичной обмоткой резонансный контур, а высоковольтная вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, введена низковольтная вторичная обмотка, к зажимам которой подключен полностью управляемый ключ (Фиг.1).

Заявляемая полезная модель относится к преобразовательной технике и может быть использована в системах электроснабжения, электротермии, системах питания оптических квантовых генераторов, в установках для магнитно-импульсной обработки металлов, для заряда емкостных накопителей, мощных аккумуляторных батарей, в машинах конденсаторной контактной электросварки, в технике физических экспериментов.

Известны источники неизменного тока, такие как схема Бушеро (Белостоцкий Б.Р., Любавский Ю.В., Овчинников В.М. Основы лазерной техники. М., «Советское радио», 1972, стр.245, рис.4.7) или индуктивно-емкостный преобразователь (Патент. РФ 77517 / Саенко И.В., Опре В.М., Новик А.А., Кошелев П.А., Парамонов С.В., Дозоров С.А. Индуктивно-емкостный преобразователь. Опубл. 20.10.2008. Бюл. 29), принцип действия которых основан на резонансе напряжений, у которых ток нагрузки не зависит от величины сопротивления нагрузки. Такие источники способны работать на высоковольтные нагрузки, например, использоваться для заряда больших емкостных накопителей.

К недостаткам этих источников неизменного тока следует отнести невозможность регулирования величины тока нагрузки, который определяется параметрами реактивных элементов и величиной напряжения питающей сети.

В качестве прототипа выбран источник неизменного тока (Патент. РФ 100687 / Дозоров С.А., Кошелев П.А., Опре В.М., Парамонов С.В., Терещенко В.Н. Источник неизменного тока. Опубл. 20.12.2010. Бюл. 35), содержащий индуктивно-емкостный преобразователь и широтноимпульсный регулятор, обеспечивающий регулирование тока нагрузки в широких пределах и неизменность этого тока во всем диапазоне регулирования.

Недостатком данной схемы является трудность ее реализации в случае высоковольтной нагрузки, поскольку регулятор работает при напряжениях этой нагрузки, а изготовление высоковольтных полностью управляемых высокочастотных ключей сопряжено с большими трудностями.

Сущность технического решения заключается в том, что в источнике неизменного тока, содержащем индуктивно-емкостный преобразователь на основе трансформатора с наперед заданной величиной индуктивности намагничивания и входной конденсатор (Патент. РФ 77517 / Саенко И.В., Опре В.М., Новик А.А., Кошелев П.А., Парамонов С.В., Дозоров С.А. Индуктивно-емкостный преобразователь. Опубл. 20.10.2008. Бюл. 29), введена дополнительная низковольтная вторичная обмотка трансформатора, зажимы которой коммутируются с помощью полностью управляемого ключа.

На Фиг.1 представлена схема заявляемого высоковольтного источника неизменного тока.

Высоковольтный источник неизменного тока содержит (Фиг.1) источник гармонической Э.Д.С.1, резонансный конденсатор 2, трансформатор 3 с двумя вторичными обмотками, подключенную к высоковольтной вторичной обмотке нагрузку 4 и полностью управляемый ключ 5, подключенный к низковольтной вторичной обмотке.

Устройство работает следующим образом.

Неизменный ток нагрузки 4 (его действующее значение) с помощью полностью управляемого ключа 5, работающего на частоте, кратной удвоенной частоте питающей сети (FK=2nF_сети, где n=1, 2, 3 целое число) регулируется в широких пределах, причем величина действующего значения тока зависит от соотношения длительностей включенного и выключенного состояния полностью управляемого ключа. При постоянно включенном ключе 5 ток нагрузки 4 равен нулю, при выключенном ключе 5 ток нагрузки 5 максимальный. В широтно-импульсном режиме работы обеспечивается протекание в нагрузке 4 тока любой величины в заданном диапазоне и при этом его действующее значение остается неизменным.

Высоковольтный источник неизменного тока, содержащий индуктивно-емкостный преобразователь на основе трансформатора с наперед заданной величиной индуктивности намагничивания и входной конденсатор, введена дополнительная низковольтная вторичная обмотка трансформатора, зажимы которой коммутируются с помощью полностью управляемого ключа.