Источник питания с управляемым током зарядки

Наиболее целесообразным и экономичным способом зарядки накопительных конденсаторов является зарядка постоянным током (2.35). Неизменное значение тока зарядки можно эффективно поддерживать с помощью индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП) источника напряжения в источника тока (рис. )

 

 

Рис.

Тр- повышающий трансформатор

V1 и V2 – тиристоры

V3 и V6 – диоды

С1, L1,L2 , - индуктивно емкостный преобразователь, где - две катушки индуктивности размещенные на общем магнитопроводе с воздушным зазором , для обеспечения линейности ВАХ. Общий магнитопровод обеспечивает между катушками взаимоиндукцию М. Это требуется для уменьшения емкости конденсаторов С1 и размеров катушек.

Порядок работы схемы

При подключении схемы к питающей сети U1 на управляющие электроды тиристоров подаются напряжения и . Тиристоры и отпираются и шунтируют первичную обмотку трансформатора Тр . Так на выходе ИЕП протекает через тиристоры и . На выводах вторичной обмотки Тр напряжение , ток отсутствует . Зарядка Сб так же отсутствует ( =0).

Затем подается и , тиристоры запираются и ток протекает через первичную обмотку Тр . На выводах вторичной обмотки Тр появляется напряжение . Сб – начинает заряжаться с постоянным током зарядки . Когда она зарядится до необходимого значения зарядного напряжения , вновь подаются и . Тиристоры отпираются , шунтируют первичную обмотку Тр и зарядка прекращается. После этого вызывается пробой в газоразрядном промежутке ИЛ , батарея Сб разряжается через Lр и ИЛ, а эл. энергия, запасенная в Сб , выделяется в ИЛ.

Преимущества:

- В такой схеме отпадает необходимость в применении резисторов в цепи зарядки. Поэтому потери энергии в процессе зарядки незначительны и КПД достигает

- Возможность плавного изменения напряжения заряда.

Принцип работы можно пояснить на основании упрощенной схемы замещения

- полное сопротивление индуктивной катушки

- полное сопротивление конденсатора.

В такой схеме ток нагрузки определяется следующим образом (1.14)

Для того чтобы ток , те при всех значениях Zн имел одно и тоже значение, необходимо , чтобы выражение (1.14) не зависело от Zн . Для этого необходимо , чтобы выполнялось условие ,

Принцип работы можно пояснить на основании схемы замещения ИЕП

( )

- сопротивление нагрузки, те сопротивление на зажимах первичной обмотки Т1 или на выходе ИЕП. В такой схеме ток нагрузки определяется таким образом

тогда

Для того чтобы ток , те при всех значениях Zн имел одно и тоже значение, необходимо, чтобы это выражение не зависело от Zн . Для этого необходимо чтобы выполнялось условие оно будет выполняются если , , , т.е. индуктивность L и емкость С1 выбраны из условия резонанса при частоте приложенного напряжения , или , а активное сопротивление должно иметь возможно меньшую величину.

Независимо от выбора схемы источника питания, разрядный контур содержит Сб , ИЛ и Lр и служит для преобразования электрической энергии , запасенной в емкостном накопителе в световую энергию , излучаемую в ИЛ.

Активное сопротивление разрядной цепи определяется из соотношения

- расстояние между электродами лампы

q- площадь поперечного сечения ИЛ

- удельное сопротивление плазмы ( среднее расстояние за время вспышки)

Обычно выбирают параметры разрядной цепи таким образом , чтобы соблюдалось соотношение в этом случае переходный процесс в разрядной цепи близок к апериодическому.

Длительность импульса излучения лампы (а следовательно и лазера) в этом случае связана с параметрами разрядного контура следующим эмпирическим соотношением

Технико-экономические показатели твердотельных лазеров в сильной мере определяется параметрами емкостных накопителей, т.к. они составляют большую часть установки по весу и объему. Основными характеристиками накопителей: , . Необходимо увеличивать эти показатели на примере плоского конденсатора, те необходимо увеличивать и Ераб

Импульсные источники высокого напряжения , применяемые в газовых БПЛ, отличаются по своей конструкции от источников твердотельных лазеров. Это отличие обусловлено применением ВВ тиристоров для периодической коммутации цепей источника и использования импульсных ВВ трансформаторов для получения импульсного напряжения требуемой величины и длительности. Для примера можно рассмотреть следующие схемы:

ИЛГИ ( с УФ предионизацией от вспомогательного разряда)

- зарядное сопротивление,

- напряжение ВВ источника питания для зарядки емкостного накопителя,

- емкостный накопитель,

Л- ВВ тиристоры,

и - цепь для формирования искровых разрядов в промежутке предионизации S1,

и - цепь для зарядки емкостного накопителя и формирования импульсов высокого напряжения на промежутке S2 ГРК.

Работа схемы

При подаче возникает искрение в промежутке предионизации S1 , а также происходит зарядка емкостного накопителя С1 . Затем подается импульсное управляющее напряжение на сетку Л, он отпирается , левая обкладка С1 заземляется и на S2 появляется импульс высокого напряжения. После разряда С1 через L1 тиристоры запираются и цикл повторяется. Искровые каналы промежутка S1 являются мощным источником УФ излучения, которое вызывает интенсивную фотоионизацию рабочей газовой смеси. В момент подачи импульса на S2 образовавшиеся заряды ( электроны ) начинают двигаться в эл. поле этого промежутка, возбуждают молекулы газа и обеспечивают возникновение инверсии населенностей и генерацию лазерного излучения

 

ЛАНТАН:

Рис.

- напряжение источника постоянного напряжения

- промежуток основного разряда, к нему приложено высокое постоянное напряжение

- промежуток вспомогательного разряда, к нему приложено высокое импульсно-периодическое напряжение,

- импульсный трансформатор,

С- накопитель энергии,

Л- тиратрон.

Работа

При работе схемы происходит периодическая зарядка емкости С и ее разряд через тиристоры Л и первичную обмотку импульсного трансформатора . В результате на выводах вторичной обмотки появляется импульсное периодическое высокое напряжение. При воздействии очередного импульса в промежутке возникает самостоятельный разряд, который сопровождается интенсивной ударной и фотоионизфцией газа. Из-за малой длительности импульса этот разряд остается незавершенным, а в промежутке образуется большое количество заряженных частиц. Эти частицы двигаясь в эл. поле промежутка и сталкиваясь с молекулами газа возбуждают эти молекулы. Возникает инверсия населенности и генерация лазерного излучения.

Для увеличения крутизны выходной характеристики источника и согласования ВАХ газоразрядного промежутка последовательно с трубкой включен балластный резистор . и - для согласования пульсаций. А- для контроля величины тока.

Недостаток такой схемы – рабочий ток газоразрядной трубки обеспечивается при напряжении существенно превосходящем и .Поэтому в балластном сопротивлении рассеивается значительная часть мощности (до 50%). КПД лазера снижается. Для выключателей с повышенным охлаждением может применяться такая же схема, только имеет несколько меньшую величину. Но потери остаются высокими.

С целью уменьшения потерь и повышения КПД в качестве источников питания газовых лазеров применяют каскадный выпрямители.








Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 1090;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.01 сек.