автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Разработка и исследование импульсных источников электроэнергии "кольцевого" типа

К0СШ)СС1&Ш ордена ЯЙШНА и ордена ШЙВРЬСЙСЙ РЕВШВДИ ' ' ЭНКРГШЧШШ ИШГИГУГ

Ка правах рукописи Для служебного пользования Экз. № .

ПЯАТШОЗ.А 51Ш ВИТАЛЬЕВНА РАЗРАБОТКА И ЙХЩОВАМЕ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ

мшроэштии "юшдесго* хш

Специальность 05.14.12 -Техника высоких напршений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени туаухата технических наук

Научный руководитель к.т.н., проф. Конотоп В.В.

КОКСА - Ю92

! «О.

Работа выполнена в Ь!ауч5<о-ис?:лодойа2,е.гьсйим и ироокгаа-коаструктороком институте "'Млыил" при Харьксеодом ордкае Ленина и ордена Октябрьской Революции гишюехнячесхоы ипеги-тутз имзш В.И.Ленина

Научный руководитель

-кандидат технических наук* прс-4^ооор В.Б.Конотоя

Официальние оппоненты

доктор технических наук» про]»ссор Ларионов В.П., ■ кандидат1 технических н/*ук„ с.н.с. Будовяч В.Л.

Ведущее предприятие

Лешнграденоэ висшш вечш нов инженерное строитель нов училище им.А.Н.Коиа ровского.

Защита диссертации состоится 25 " июня 19Э2 г. на заседании специализированного совета К.053,16.0? Московского энергетического института в аудитории Д 5 в 10 чае.ООмии.

Адрес института : 105835, ГСП, Цосква, &-25Э, Красноказарменная ул., дом 14, Совет МЭИ

С диссертацией мокко ознакомиться в библиотеке ИЭИ. Автореферат разослан "_"_1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

К. 053.16.07 Т.Н.Тарасова

к.т.н., с.н.с.

Оби&'я харокмрце»икя раоото.

лжт-дьаоигь р&аги.

Цр». ксол'^оэвккь а облаете термоядерного синтеза, для по-.••г/чеин'я импульсных напгатянх полей, яри моделирования рязл/ч-ных >!маульсных процаееев, при разработке новых методов импульсной технологии и т.д. широко дрн^шяотея импульсные источники ■«итектроэнчр^ии (ИИЭ) с накоплением энергии з электрическом поле высоковольтного импульсного конденсатора. В настоящее вре-5.'я созданы ШЭ с запасаемой энергией до 100 ВДяс, которые поз-

С

«оляют получать импульсы тока с амщгчгудой до З-Ю"' А и длительность» до Ю-^ с.

В ИИЗ с запасаемой энергией 100 нЦк коммутация традиционно осуществляется параллельно включенными управляемыми коммутаторами. Одной из основных задач при этом является обеспечение гарантированного срабатывания коммутаторов в заданном интервале времени. Эта задача значительно усложняется, когда требуется запустить одновременно несколько сот коммутаторов. Кроме того, при увеличении числа коммутаторов увеличивается вероятность несрабатывания одного или-нескольких из них.

Для решения указанных проблем необходим поиск новых принципов построения схем ШЭ, обеспечивающих гарантированное срабатывание коммутаторов в заданном йнтерэале времени.

ЦЁШЬЮ КАБОТЫ является разработка, исследование и создание ИИЭ с гарантированным срабатыванием коммутаторов в заданном яетервала врэиоки. Разработанные ИИЭ получили название 1МЭ "кольцевого" типа.

Для этого необходима было решить следующие задачи:

1. Разработать принципы построения ИИЭ "кольцевого" типа, предназначенных для работы на ободю и раздельные нагрузки.

2. Пронести теоретическое исследование переходных процессов в схемах ИИЭ "кольцевого" типа.

3. Разработать математические модели расчета и рекомендации по выбору параметров элементов, обеспечивающих устойчивую работу схеш.

4. Провести экспериментальное исследование перехода« процессов я схемах ИИЭ "кольцевого" типа.

'о. На основании экспериментально-теоретических исследований задать ИИЭ с использовянкем новых схемных резений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПОЛОЗЕгШ, Ш!100ШЕ КА СЗД5ГУ:

Разработаны принципы построения ИИЭ ''кольцевого51 типа, пруд--

назначенного для работы на раздельные нагрузки, позволяющего впервые решить задачу осуществления высокой отиатрии имплозии ышст при проведении физических исследований по икерцмальному термоядерному синтезу, и который мояно использовать для позатеняя ,к.п.д, яря создании импульсных магнитных полай в больких объемах.

Разработан ИЙЭ миллисекундного и микросекундного диапазона, предназначенный для работы на общую нагрузку, в котором гарантлру-ется с:рабатыванке всех коммутаторов в заданном интервала времзни, что подтверждено экспериментально, и исключается аварийная ситуаций, вызванная несрабатыванием одного или'нескольких коммутаторов в традиционной схеме.

Разработана математическая модель раочата переходных процессов в ИИЭ "кольцевого" типа, состоящего из модулей, с учетш изля-нейного сопротивления искровых промежутков поочередно сраб&ТиЭаездЕг коммутаторов.

Получено выражение, позволяющее предварительно оценить энергопотребление дуги в общем балансе энергии и определить целесообразность учета влияния нелинейного сопротивления искрового промежутка коммутатора.

На основании проведенного теоретического исследования переход» ных процессов в ИИЭ ."кольцевого" типа в нормальном и аварийном режимах работы определены максимально возможные порегруэки по току и напряжению и необходимые условия устойчивой работы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОШ.

Разработана инженерная методика расчета переходных процессов в ИЙЭ "кольцевого" типа.

Разработаны рекомендации по выбору параметров элементов схаа ИИЭ "кольцевого" типа.

Созданные ИИЭ "кольцевого" типа эксплуатируется в Пврлсяш ■ филиале Государственного института прикладной химии, ка экспериментальных базах Ленинградского высшего инженерно-строительного училища им.А.Н.Конаровского, в/ч 13073, Хар: ковского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института "Иолшя".

АПРРНАЩЯ РАВШЫ. Основные положения работы обсуятяясъ на Всесоюзных конференциях г.Николаев, 1984 г., г.Ленинград, 1989 г.» г.Караганда, 1990 г., международной конференции г.Дрезден» 1991 г., на заседаниях секций научных советов АН СССР г.Харьков, 1981 г., г.Томск, 1986 г.

«УЕШ/ЩИ. (Ь теме дкссертацгп» опубликовано 1?. печатных водучт! 3 авторских свидетз^ьегва,.

СГЮКГУРЛ И СБЪЕК Р/БСФК. Диссертация состоит из введения, четырех глав» заключения, актов внедрения и содержит 16б стргниц й'Лщянопясного текста, 16 таблиц, 52 рисунка, список иеггользо-вчи:«« источников из Со наименований.

1СРАТК03 СОДЕЙШИЕ РАБОТЫ:

ВО ВВВДКШ обосновывается выбор те:лы диссертационной работы, ее актуальность, сформулированы цель и задачч исследо-сания.

ПЕРВАЯ ГЛАВА посвящена разработке принципов построения и теоретическому исследованию переходных процессов в ШЭ "коль-цезого" типа, предназначенном для работа на раздельные нагрузки.

ИИЭ традиционного исполнения, как правило, собирают из отдельных модулей. Модель состоит из одного или нескольких накопительных конденсаторов, эноргопровода и управляемого коммутатора. Каждый модуль независимо подключается к нагрузке. При гаком исполнении ШЭ возможно несрабатывание одного или нескольких коммутаторов, что л некоторых случаях моясет приое- • сти к аварийным ситуациям. Для обеспечения гарантированного срабатывания коммутаторов был разработан ИИЭ "кольцевого" типа, принципиальная электрическая схема которого представлена на рис. I.

Основным принципом построения схемы ИИЭ "кольцевого" типа является последовательное через нагрузки соединение моду-лай а один сомкнутый контур, подобный контуру разряда генератора импульсных напряжений Аркадьева-Маркса, работающего в режиме короткого замыкания. Для достижения стабильности работы коммутаторов а сх'.му введены дополнительные конденсаторы (в дальнейшем именуэмые-распределительннми).

Для анализа процессов, происходящих в ИИЭ "кольцевого" типа, разработана математическая модель расчета переходных процессов в контуре разряда с учетом нелинейного сопротивления иаодтируешх промежутков. Учитывая геометрические размеры шэ и экспериментально наблюдаемые значения скоростей изменения токов и напряжений, контур разряда ШЭ рассматривался как контур, состоящий из элементов с сосредоточенными параметрами.

Б модели учитывались следующие элементы: емкости накопи-

СхегЧО- Э/?ехтр1.'уаека.,'? л/эи.'-.ч^ит>с.льна5?¡ШЭ

КО А Ь Ц <?гЪи<-0

\ Х

1

V**»/ \ \

\ \

ч

\

РЦ -н.ы

-ZZ.fi/

СИ- С/.л/ _ накопительные конденсаторы; С2.1-С2.Л/ _ распределительные коеденсеторы;

- коюлутаторы;

- нагрузки;

и/R2.1-R2.tf _ зарддные резисторы; д/ - число модулей;

34 - зар»щное устройство.

Рис. 1

я рхър^елетж.кых кокиенсзтороа, суммарные индок-к акткгиы-з салротдакжк« квкопится&ных конденсаторои и г сек го^д^итечьимх' ржхккхоъ. В качестве нагрузки рассмат-ртпгяосъ параллельное соединение иедуктивно-реяистивной и емкостной вотри.

Ис/одя из услсви.) работы коммутаторов в ИМЭ "кольцевого" ткпя бшт в'гбраш следующие математические модели коммутации. На стадия кяпроэодшкго состояния и на прсдпробойной стадии разрядный происжутсж моделировался собственной емкостью коммутатора. Статистической время запаздывания и ьремя формирования з р«счетах не учиткпались. На стадии коммутации использовалась рйгшсяивная модель, Емкость коксутатора шунтировалась индуктивностью искрового промежутка 5« нелинейным сопротивлением, которое описывалось в зависимости от значения разрядного тока по моделям Ромпе-Вайцсля или Брагинского.

В расчетную схе^' не вкллчались зарядные резисторы, т.к. пх значения выбирались таким образом, чтобы всклочить влияние зардцннх цепей на процесс срабатывания коммутаторов. С примене-_ кием разработанной модели проведены численные расчеты на ЭВМ.

Для анализа переходного процесса в близком к линейному контуре разряда КЙЭ разработана-инженерная методика расчета, а которой коммутатор при расчетах на .стадии коммутации, заменяется идеальным ключом.

Для определения целесообразности учета влияния нелинейного сопротивления искро'зого промежутка, получено выражение, по-звояяэпео оценить энергопотребление дуги в общем балансе энергии: &т

Си," ' аК' ^ '

где У> , " а ¿Л* ' £:& > /¿Г'

/А

С

\А/и - даоулевие потери в канале искры; С _ емкость на-одителького конденсатора; ¿. - индуктивность разрядной цепи;. Р - дазлентс; - длина разрядного промежутка; а -ксн-

етанта Ромпе-Вайцеля; йо - эардянов иапрэдекие ткошреяъио-го конденсатора; - .время.

Анализ показал следующие преимущества схемы при рабою И© в нормальном режиме:

1. Разность потенциалов между любыми точками схемы и процессе срабатывания коммутаторов не превышает величины динамического пробивного напряжения промежутков ксагугаторов.

2. Параметры импульса основного тока в ШЭ "кольцевого" типа определяются параметрами элементов одного модуля и не эй-висят от числа модулей.

3. Последовательное во времени срабатывание коммутаторов не влияет на одновременное получение идентичная сшлитудао-временннх параметров тока в нагрузках.

4. Несрабатывание коммутаторов в -ШЭ практически исключается , т.к. к несработавиему коммутатору будет приложена сумме напряжений от всех накопительных конденсаторов, что приведет

к пробою его промежутка. При запуске первоначально одного коммутатора число модулей в ШЭ ограничивается допустимым временем срабатывания коммутаторов.

При емкостном характере нагрузки, для осуществления нормальной работы схемы необходимо обеспечить шунтирование нагрузки, если Сн < С/з , где Сн - емкость нагрузки, <£о - емкость распределительного конденсатора.

В аварийном режиме в результате самопроизвольного срабатывания коммутатора возможно либо несрабатывание остальных коммутаторов, либо запуск всех коммутаторов. В первом случае, учитывая что емкость накопительного конденсатора намного больше емкости распределительного конденсатора, максимальная величина тока через нагрузку в аварийном модуле не превышает 10$ максимального значения основного тока в нормальном реяиме работы. Во втором случае, величина основного тока через все нагрузки изменится в , где ¿/у /пел - зарядное напр якение накопительных конденсаторов, при котором происходит пробой коммутатора, ¿¿/- зарядное напряжение накопительных конденсаторов в нормальном режиме. С точки зрения последствий при отказе конденсатора на стадии заряда ШЭ "кольцевого" типа не отличается от ШЭ традиционного исполнения и необходи-

У

»о применение специальных мер, исключающих аварийные ситуации. Пш отказе кокп.онсаторч на стадии разряда накопительных конденсаторов на нагрузки величина основного тока через асе нагрузки при^отс^гствии потерь в контуре разряда изменится в

- Рлз» ГД® ^ ~ число модулей. При скачкообраз-

ном снижении комплексного сопротивления нагрузки ( режим "короткого эчмышюя") величина тока через все нагрузки при отсутствии потерь а контуре разряда изменится в ^ - ]//+/м/й^//^—^? раз, где .¿л' - индуктивность нагрузки, 2/ - суммарная индуктивность накопительного конденсатора, коммутатора и всех соединительных элементов, - число модулей. При увеличе-

нии индуктивности нагрузки ( режим "холостого хода") величина основного тока через все нагрузки уменьшится в' ОЗ , где .

Показано, что при пробое конденсатора на стадии разряда накопительных конденсаторов и при отказе нагрузки ( режим "короткого замыкания") в ШЭ "кольцевого" типа коэффициент увеличения тока в контуре аварийного модуля ниже чем в ИИЭ традиционного исполнения.

Построена матрица инцидентности для определения возможности и целесообразности использования схем ШЭ "кольцевого" типа или ШЭ традиционного исполнения.

Разработанная схема, позволяет использовать ее в качество генератора поджигающих импульсов (ГПИ). Для этого нагрузка в ИИЭ должка иметь резистивно-емкостной характер. Параллельно каждой нагрузке-подключается линия связи.

Проведен анализ переходного процесса в ГШ на стадии срабатывания коммутаторов и на стадии разряда накопительных конденсаторов нз нагрузки по математической модели, описанной выше, в результате которого установлено:

1. В ГПИ гарантируется срабатывание коммутаторов.

2. Последовательное во времени срабатывание коммутаторов не влияет на одновременность нарастания импульсов напряжения на нагрузках.

3. Возможная неодновременность срабатывания запускаемых при помощи ГПИ коммутаторов или полное закорачивание сработавшим первым коммутатором одной из линий связи способствует по-

[О

досеикя напряжения на остальных аег^аках.

Для уменьшения времени срабатывания хомцутатороз ПМ дамп рекомендация по выбору .параметров елечснтов схемы.

ВО Ы'СРОЛ ГЛАВЕ даны призера практической реализации ИИЭ "кольцевого" типа. На основании анализа, приведенного в пер-ао;'; главе, разработаны ИИЭ, предназначенный для синхронного т'.-гаия пгти импульсных ламп типа ИШ-5000, и генератор под-¡кигаодкх икпульсоо, предназначенный для управления коифтзто-рами ИИЭ.

Разработанный ИИЭ имеет -следующие технические характеристики, которые приводятся в табл. I/

Таблица I

Наименование параметра Величина параметра

Максимальное значение запасаемой

энергии, нДк 5

Максимальное зарядное напряжение,кВ 40

Максимальное значение тока в каждой

иагр.узке, кА 35

Длительность импульса, мке не более 2

ИИЭ управляется одним пусковым ишульсол.

В диссертации приведено описание конструкции ИИЭ, который выполнен таким образом, что он может работать как самостоятельно, так и совместно с аналогичными ИИЭ.

Для управления коммутаторами ИИЭ "кольцевого" типа, предназначенных для работы на общую и раздельные нагрузки, были разработаны ГПИ, реализованные по "кольцевой" схеме.

Конструктивно ГПИ выполнен в виде отдельных модулей двух исполнений, рассчитанных на получение, в зависимости от исполнения, трех (ГШ-2) или четырех (ГПИ-1) выходных импульсов. Модули могут соединяться в единое кольцо без ограничения их количества, т.е. ГПИ может генерировать практически любоэ количество импульсов идентичных параметров.

В табл. 2 приведены технические характеристики разработанных ГПИ.

Т а б л к ц

í !a¡iiоснование параметра

Число выуодиых импульсов одного

коду ля» kt.

¡аксималшое зарядное напряаенче,кй Максимальное напряжение генерируемых импульсов при нагрузке в виде емкости IQ~® Ф через коаксиальный кабель Ш1В-1/60 длиной 20 м, кВ Максимальное напряжение генерируемых импульсов иа выходе разомкнутого табеля тепа PK-50-I7-I7 длиной не менее 5 м, кй

Длителг.ность фронта импульса, не,

на болеэ

Величина параметра

г пул-?.

3

"1

1 со

____a

• В работе дано описание конструкций ГПМ-1 и ГПИ-2, Полученные основные результаты окспериментальн1:« исследований подтвердили вывода, сделанные на основании расчетов по математической модели, разработанной в первой главе.

Проведенные испытания, как двух ИИЭ, гак и двух ГПЛ показали их надежную работу как в рекиме индивидуальной работы, так и в режиме совместной' работы.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассмотрен принцип построения и г.розедено теоретической исследование переходных процессов я ИЙЭ "кольцевого" типа, предназначенном для работы на обцую нагрузку.

Основным принципом построения 1МЭ этого типа является введение в контур разряда схемы управления, которая образуется из вспомогательных элементов ( обостряющих и распределительных конденсаторов, обостряющих коммутаторов) и основных коммутаторов. По принципу построения ИИЭ "кольцевого" типа отличается от ШЭ традиционного исполнения тем, что являясь но силовой схеме традиционным генератором ишульсов тока,, он по схеме управления коммутаторами является генератором ишульсов ка-

1 2

пряжения Аркадьева-Маркса» работающим в рь-жиме кс-poTsoro зв-кьшаюл. На ркс. 2 представлена принципиальная электрическая схема ИИЭ "кольцевого" типа.

Введение схемы управления позволяет гарантиров&ть срабатывание коммутаторов и расширить диапазон регулирования -ИИЭ по напряжению без перестройки зазоров коммутаторов.

Проведена оценка влияния последовательного во времени срабатывания коммутаторов на амплитуду тока в нагрузке. Нд основании проведенных: расчетов установлено, что если отношение ¿j /не превышает 18Й, то относительная погрешность nu амплитуде тока c¿ в пределах до 1056, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к допускам на тки-туду тока а реальных установках, где Lm - амплитуда импульса тока при одновременном срабатывании всех коммутаторов в момент времени ¿ = 0; L/n - амплитуда импульса токе при последовательном срабатывании комцутаторов са время ¿j ;

7" - период колебания тока в нагрузке при одновременной срабатывании комцутаторов.

■ Разработана математическая модель расчета переходных процессов на стадии срабатывания коммутаторов е учетом нелинейного сопротивления коцадткруемых промежутков для определения времени срабатывания коммутаторов í'j , оценки по заданному Si возможности, применения ИИЭ "кольцевого" типа, предназначенного для формирования импульса токе с заданный периодом (или с заданной длительностью фронта), и анализа влияния олекеитсс схемы управления и силовой схемы на время срабатывания комцутаго- ' ров.

По причинам, изложенным в первой илаве, нонтур разряда ИИЭ на стадии срабатывания коммутаторов рассматривался как кок-тур, состоящий из элементов с- сосредоточенными параметрами.

В модели в схема управления учитывались следуодие элементы: об острящие и распределительные конденсатора; обостряющие и основные коммутаторы; суммарные индуктивность и активное сопротивление обострявших конденсаторов и всех соединительных .•элементов. Силовая схема в модели представлена последовательным соединением нндуктиянсстеЯ разделок энергопроводсв, соединяющих накопительный конденсатор и нагрузку; индуктивностью пере-

■Ö

с:

J

В

Q

ад О)

ЗГ «

S к

S"

s.

(Л

S

•о

а

s

5

S

I §

S

I

i

■ $

V- 4 ^ "i ÍVN ■

•V V, > I (

S3

шчк5% ооодишпацлх оалетки энергопроаодоо; зодноаого «оьро-!,)2.лэ.-;мя оьзргопротда и источника э.д.с.

Ьегруока рассматривалась закороченной, поскольку, с- то«-ки кренил срабатывании коммутаторов, данный вариант яслкстая наихудшим. Наличие нагрузки увеличивает комплексное сопоотиа-ление, параллельное основное коммутатору, и улучшает условия пробоя ого искрового промежутка.

В расчетную схему не включались резисторы, заряжающие обостряемо конденсаторы, т.к. их значения выбирались из условия иск/гачзния влияния зарядных цепей на процесс срабатывания коммутаторов. '

"Используя разработанную модель, были проведены чи'.мвдв-ша расчеты на ЭВМ, позволившие установить следуицее:

Срабатывание коммутаторов в схеме управления облегч.к-у срабатывание еще не сработавших коммутаторов.

На время срабатывания коммутаторов существенное влияние оказывают емкость основного коммутатора Ср/г/ * емкость обостряющего С0Ц и распределительного конденсаторов Ср ицпуктнвности схемы управления и силовой схемы £.,(• -

Получены уравнения регрессии для определения времени сра-батынзния обострясщих коммутаторов 7У и основ! кх коммутаторов , которые имеют ьид:

г/?/4,з -2,бСы-о,?Со5+

-ь'/о'^А-с " ^ ■ * (з)

Формулы (2), (3) справедливы ь следующих диапазонах варьирования параметров:

О, Г^/М р / //у ^ /0„ <Р;

с] ///(Р< Ср 4 О, ЗЛ-^////^ « /аю^Г»;

ЗМУ//Г* й, ¿с 4 ¿РРР^Г»,

В данном диапазоне варьирования параметров наблюдалось

ийч«»:««« порядка срабатывания обострплглк V. 1>«!Ойяь>, торов, ч-го таилось подтверждением идеи, положенной в осиоиу полученного нэторског-о свидетельств* на изобретение.

Рассмотрены неиболйе характерные виды отказов: откпа нагрузки, кошугаторг и накопительного конденсатора. С точт: лре-ни? последствий при самопроизвольном срабатывании коимут.чуора, которое не приводит ¡с срабатыванию остальных, кс&ч*уто?бр<н,, а таске при отказе конденсатора иди нагрузки, ИИЭ "¡¡ол:.цгг,ого" типа не отличается от №13 традиционного исполнения. При самопроизвольном срабатывании кошутатора, которое приводит к срабатыванию остальных коммутаторам по схеме упрбилонин, ситуация . в НИЗ "кольцевого" типа не возникает. Несрзи'.тгиы--ние коммутаторов в ИИЭ "кольцевого" ?кла практически ись;.!3'«-ио.

Приведена патрица инцидентности для определения претаюч-тителыых областей применения ЖЭ "кольцевого" типа и 1Ш .'радиационного исполнения.

Разработана схема ШЭ "кольцевого" типа с сднОЕремекк а срабатыванием основных-коммутаторов Ю, что обеспечиваемся введением параллельно основному коммутатору дополнительных конденсаторов с соответствующим выбором емкостей, входящих схему. Работоспособность схемы подтверждается расчетами, проведенными по математической модели, описанной выие.

Разработана схема К.Э "кольцевого" тлпа, позволяющая осуществить гарантированное срабатывание коммутаторов в ре;.-:.-:мв "кроубар " в максимуме тока. Приводится се описание и услог.ия, которым она долина отвечать.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ, на основании теоретических 'расчетов приведенных в третьей главе, изложены результаты разработки стенда-кмитатора генераторов импульсов тока "кольцевого" типа (в дальнейшем именуемого - ГИГ-Д) энергоемкостью б МДж, предназначенного для моделирования грозовых разрядов и исследования 'их влияния на различное электротехническое оборудование.

ГЙГ-Л состоит из двух импульсных источников электроэнергии НИЗ-Г и ШЭ-2, работавших как одновременно на обвдю нагрузку, так и независимо на индивидуальные нагрузки.-

Основные параметры ГИГ-Л приведены в табл. 3.

Т а б л и ц а 2

На1:\;ечоБгдние параметра ШЭ-1 ~1

.Максимальное значение запасаемой онер.;-ии, Щл илксп'.тзльчое значение рабочего на-пгщкен'Ля, Параметры импульса тока в нагрузке: Зорма • макшлалы.юс значение тока, кА ¿лнгольиоеть фронта, мне Длительность импульса, ис Продели регулирования по напряжению, кЬ Пределы регулирования величины активного сопротивления разрядной цепи, 0м Индуктивность нагрузки, мкГн, не более 2,0 50 апе 400 от 5 до 40 от 0,2 до 3 от 0,1 до 9 от 4,0 10 ряодическая 100 от 30 до 80 от 5 до 20 3 от 2,5 до 10 .),1 до 3,0 0,5

Формирование амплитуды и £ормы импульса тока в нагрузке • производится специальным блоком формирования, позволяющим регулировать активное сопротивление от 0,1 до 3,0 Ом ( с шагок 0,1 Си при собственной индуктивности не более 1,0.мкГн).

ГИТ-Д обеспечивает.возможность регулировании вводимся в нагрузку энергии с дискретностью 250 кДх. Поэтому, ИИЭ-1 и • 1гУ/0-2 выполнены из отдельных секций с'^зйШсаемой энергией по £50 каждый, причем к нагрузке .может- подключаться лрбсе

^исло i ;кций.

Секции ШЭ-1 и ЩЭ-2 реализованы по "кольцевой" 'схеме. Схема.управления одной секции в дальнейшем именуется многока-нальнпм коммутатором КИ-50 (длн ШЭ-1) и КИ-10 (для ИИЗ-2)»

Коктаутатсры КИ-Ю и КИ-50 имеют характеристики, которые приведены а табл.4.

Таблица

Наименование параметра ........................ лил коммутатора

гИ-50 | К'Л-:0

Диапазон рабочих напряжений без перестройки зазороч, кБ Номинальный ток, кА Количество электричества, Кг; Количество параллельных каналов, И!Т. Крутизна фронта поджигающего импульса, кВ/мке от 0,1 до 25 |от 2,5 до 1С ст 25 до 50 | I 400 | 300 ГС | 120 ! 10 { 12 £0 ?0

Количество коммутаторов в ЛИЗ-1 - восемь Кп-50, с -

шестнадцать КИЛО.

С использованием математической модели, приведенной я третьей главе, .был осуществлен :зкбор параметров элементсз мутаторов КК-Ю и КИ-50 и величина г.ндунтаззюстн, пр-.'днп-;-/-»-ченной для исключения иунтирозашя искроэых промежутков КЛ-Ю и КИ-50 накопительными конденсаторами и нагрузкой. Фактически роль этой индуктивности играла индуктивность разделок высоковольтных кабелей, соединяющих накопительные конденсаторы и нагрузку.

В работе дано описание конструкций гСГ-10 :: ЮГ-50 к представлены основные результаты экспериментальных псследоьйнгя коьщутатора КИ-10, которые подтвердили правильность зыбракно;1, математической модели.

Не основании экспериментальных исследования ГЙГ-Л установлено, что последовательное во времени срабатывание искровых промежутков коммутатороз ИИ-10 и 1-М-50 при выбранных на основании, расчетов, параметрах элементов не приводит к иекмз-нию фронта импульса тока з нагрузке. ГПИ "кольцевого" типа обеспечили надажный запуск в заданном интервале аремёна восьми десятиканалькых коммутаторов Ш-50 и шестнадцати двенадца-таканальных коммутаторов КИ-Ю. В процессе опытной эксплуата- • ции ГИТ-Л в различных режимах работы коммутаторы выдержали Кй-Ю, циклов заряд-разряд - более тысячи, КН-50 - более пяти- '

re

coi . jn¡."ckb норсллельно экзючскных КЙ-50 и кизстнздць1?*- осрог-ясяию поточенных КЯ-10 - более ста. При ртом отказа i'íií-Jl, ьызилшьх несрабатыванием коммутаторов, не зорегистркриа&но.

3 Л К Я X Ч К К К Е

Í. Разработаны принципы построения ИИЭ "кольцевого"' типа, предназначенного как для работы на раздельные нагрузки, так и дл* рабсты на обцую-нагрузку.

>.'.. Предложена математическая модель расчета ИИЭ "кольцевого" гкпа с учетом нелинейного сопротивления искровых промежутков коммутатора.^, которая подтверждена экспериментально,

• 3, Ислучеао выражение, позволяющее предварительно оценить энергопотребление дуги в общем балансе энергии и определить целесообразность учета влияния нелинейного сопротивления искрового промежутка коммутатора.

4. Проанализированы переходные процессы в контуре разряда К/й "кольцевого" типа б нормальном и аварийном режимах работы,

ö. Разработаны, созданы и введены в эксплуатацию.импульс-, ннй источник для синхронного питания импз'льсных ламп, стенд-и'л.ггатор генераторов импульсов тока энергоемкостью 6 ВДе, гекет рлтор подвигающих импульсов.

6. Экспериментальные исследования показали надежную работу ' кольцевого" типа, подтвердили правильность разработанных математических моделей расчета и технических решений.

7. Разработаны и прошли практическую проверку рекомендации по выбору параметров элементов ИИЭ "кольцевого" типа..'

G. Предложены две оригинальные схема ИИЭ "кольцевого11 типа . с одисйрсмешшм срабатыванием коммутаторов и с гарантированным cp'v.Sr.Tiwr.nneM коммутаторов в режиме "кроубар" в максимуме тока.

О'-чошор. содержание диссертация изложено в следующих роботек:

i. ¡'олиушко Г.М, ,-Конотоп В. ^Лихачева Г.Н., Лях:ов A.B., ..:CKi;öoBCKiiij Г.Л., Платонова К.В., Сердюков Л.Н., Шелепов Э.А. Ноги/, принцип построения схем мойных емкостных накопителей анергии 'йР.1 // ¿¿/костные накопители гнергии в электрофизических* ycTrtHo;»<öx предельных параметров: Тез. докл. расы, засед. сек-ц;м ¡.У илу», сонета АН СССР 14-18 декабря 1у81 г. - Харьков,

ч " • ;

x. jvot;;"vi-]k0 Г.М. , ¿хоногол Б.Ь.» шелсхой э.а.» воронина З.А.,

Ллаточоуз E, ь. üobuö яольцезге схсми генераторов иидул:»оок тока // ЗлектнччоскиЗ разряд о жадкостк к его применение я «ро-м-галенчос/'И : Тез. ддкл. III Bcebow. н.-тех. кок$. I2-S4 сентября iSei г. - Николаев, 1SC4.

3. Кояиушко Г,Ii., Конотоп В,Б,, Мелехов Э.А., Воронине З.А., Пиатоноаа Е.В. Новые кольцевые схеш для запуска генераторов импульсоэ тока // Там же.

4. Платонова К.В. О даоул^ых потерях в £LC - разрглясм контур? а учетом сопротивления искры // Электричество- 19£Ь -Ш.

5. НолиуЕКО Г.Н., Кснотсп В.З., Мелехов.Э.А., Платонова Е.В. и др. Генератор импульсов тока для синхронного питания импульсных лэмп // ПТЭ - 1966 - №1.

6. Кояиушко Г.М., лонотоп В. В., Кежхбоаский Г.Л., Кедсрль-ский О.С., Платонова Е.В., Шелехов d.h. Определение предпочтительных областей применения схем коммутгцж в емкостных накопителях энергии ( 2НЭ } // Высоковольтные искровые и взрьппус • коммутаторы: Гез. докл. соям, засод. секций науч. сопвто:-

АН СССР "Научные основы здекгрсфюнки к электроэнергетики" и ■ "Проблемы мощной импульсной энергетики" 27-28 ноября IS£6 г. -Томск, I9C6.

7. Хояиушко Г Li., Конотоп З.В., Мехибозекий Г.Л., Нздэеяь-ский О.С., Платонова Е.В., Иелохов Э.А. Анализ переходкого процесса в "кольцевом" генераторе импульсов тска с гарантировании; срабатыванием коммутаторов // Там же..

8. Высоковольтный генератор импульсного тока. A.c. 13i4S07 СССР, Н ОЗК 3/53/ Колиушко Г.М., Конотоп 3.3., Еелехоз S.A., Платонова Е.В. и др. ( СССР ).

9. Колиуако Г.М., Конотоп В.З., Мзжкбовский Г.Л., .Нсдзель-ский O.G., Платонова Е.В., Шелехоз Э.А. Генераторы импульсов тока, работающие на несколько нагрузок // Известия ВУЗов "Энергетика" - 19 еа - "0.

10. Кояиушко Г.М., Конотоп В.З., МелибовскиЯ Г.Л., Платонова Е.В,, Шалехов Э.А. Многоканальные коммутаторы нового типа для генераторов импульсов тока // ПТЭ - IS69

11. Колиуико Г.М., Конотоп ß.B., Межибовский Г.Л., Платонова Е.В, Импульсный источник питания с многоканальными ксмму?&-торами // йкпульсные источники онергии : Тез. докл. Ill Всесоюз.

тенф. 20-22 июня 1969 г. - Ленинград, 1969.

12. Кипрте В.В., Колиуико Г.М., Конотоп В.В., Недзель-скил О.С., Платонова Е.В. Импульсный источник электроэнергии "кольцевого" типа с малым временем срабатывания Kove<y;aropon // Теоретические и технологические аспекты создания и ■ пр,:ме~ HCHK« силовых импульсных систем: Тез. докл. Всесовз. науч. -практ. созещ. 11-13 сентября 1990 г. - Караганда, 1990.

13. Генератор-импульсов тока. A.c. I628I88AI СССР, H 031t 3/53/ Колиушсо r.i'i., Конотоп В.Б., Недзельский O.G., Мекабов-еккй ГЛ., Платонова Е.В., Шелехоз 3.Ä. ( СССР ).

14. Генератор импульсов тока. A.c. I674349AJ СССР, H ОЖ 3/33/ 1(олиушо Г.М., Конотоп В.В., Ыезкиоовский Г.Л., Плг-тснс-ва Е.В. ( СССР

15. Колиупко Г.Ы., Конотоп В.В., Платонова Е.В. Высоковольтная импульсная испытательная установка "кольцевого" типа // 7 междун. симпозиум по высоковольтной технике : Тез. докл. 26-30 августа 199Гг. - Дрезден, 1991.

Подписано к печагм <Л— ' .. « »

net .1. Тираж Закал ¿f/УС

Ти.югрлфия МЭИ, Кряпюмэармсммл», V-7»