4.6. Однородная искусственная линия с вентилями

Поскольку физическая реализация линии с распределенной индуктивностью, обладающей одновременно и распределенными вентильными свойствами, в силовой импульсной технике маловероятна, перейдем к ее физи­ческому аналогу – ОИЛВ. При этом используется тот же принцип, что и при переходе от ЛРП к ОИЛ. ЛРП разбивается на ряд равных по длине отрезков, и каждый отрезок заменяется сосредоточенной индуктивностью L_я и емкостью С_я, величины которых L_я = L₀/n и С_я = C₀/n, а затем эти Г-об­разные ячейки объединяются в цепочечную структуру. Точно так же происходит переход от ЛРД к эквивалентной ОИЛВ, только в каждую ячейку добавляется диод, включенный последовательно с индуктивностью ячейки. На рис. 4.13 приведена схема генератора на основе n-звенной ОИЛВ [10].

Рис. 4.13

Численный анализ процессов в ОИЛВ подтвердил, что процессы частичного разряда ОИЛВ происходят на потенциальном пьедестале, определяемом (4.21). Отличие процесса частичного разряда ОИЛВ от частичного разряда ЛРД состоит в том, что перепад напряжений U (4.22) распределяется на некотором числе ячеек линии, а не определяется разностью потенциалов каких-либо двух соседних ячеек.

Расчет параметров элементов ОИЛВ совершенно аналогичен расчету ОИЛ (3.9) и (3.10). Следует отметить, что в случае формирования импульса максимальной длительности _max в согласованном режиме ( = 1) отличие форм импульсов ОИЛ и ОИЛВ заключается лишь в несущественном увеличении длительности среза импульса _ср у ОИЛВ по сравнению с ОИЛ. Но данный факт не представляет интереса, поскольку ОИЛВ предназначена для генерирования импульсов регулируемой длительности _var < _max, а длительность среза при этом определяется параметрами полностью управляемого ключа и постоянной времени L₁/R.

На рис. 4.14 приведены осциллограммы тока нагрузки и токов всех индуктивностей пятизвенной ОИЛ при t_к = 0,6_max. Как видно из рисунка, в структуре ОИЛ после отключения полностью управляемого ключа присутствуют колебания, которые приводят к потере части оставшейся в линии на момент времени t_к = 0,6_max энергии.

Включение неуправляемых вентилей в ячейки ОИЛ последовательно с индуктивностями позволило полностью исключить колебания в структуре ОИЛВ, что дало возможность существенно повысить кпд процесса разряда и улучшить частотные свойства генераторов (рис. 4.15).

Рис. 4.14	Рис. 4.15

Одним из существенных преимуществ ОИЛВ является возможность создания генераторов импульсов тока регулируемой длительности с достаточно произвольно выбранными значениями волнового сопротивления, которое может быть существенно меньше значения сопротивления нагрузки. Режим работы ОИЛВ будет при этом несогласованным и апериодическим, что в принципе несущественно при наличии полностью управляемого силового ключа. Однако при этом появляется возможность на этапе проектирования ОИЛВ за счет свободного варьирования расчетного значения волнового сопротивления линии подобрать параметры конденсаторов ячеек таким образом, что бы они были кратными стандартному ряду номиналов. Кроме того, уменьшение значения волнового сопротивления линии приводит к увеличению ее суммарной емкости, но при этом уменьшается ее индуктивность, что позволяет изготавливать генераторы с уменьшенными мас­согабаритными и улучшенными технико-экономическими показателями.

Необходимо отметить, что по окончании достаточно короткого переход­ного процесса в емкостях ОИЛВ присутствуют остаточные напряжения.

Рис. 4.16

На рис. 4.16 приведены временные зависимости напряжений на емкостях пятизвенной ОИЛВ при длительности импульса тока нагрузки 0,7 с. Уже к 0,9 с переходный процесс завершен. Значения остаточных напряжений зависят от длительности импульса тока нагрузки и могут быть как положительными, так и отрицательными, что необходимо учитывать при создании зарядного устройства ОИЛВ.