книги из ГПНТБ / Кардашев, Г. А. Тепломассообменные акустические процессы и аппараты

где R3— активное сопротивление дросселя; Е — приложенное напряжение питания.

При малом затухании напряжение на нагрузке может в 2 раза превышать напряжение питания. Механические разрядники применяют при коммутации мощностей до ІОМвт; к их недостаткам относятся: разброс времени замы­ кания от 0,01 до 10 мксек, подгорание электродов, низкая частота следования импульсов и др.

Для включения разрядного контура часто используют специальный трехэлектродный разрядник —- тригатрон (рис. 28), конструкция которого предложена И. С. Стекольннковьш. Рабочий промежуток тригатрона образован двумя молибденовыми сферическими электродами 1 и 2.

Рис. 28. Схема тригатрона

Через отверстие в электроде 2 проходит поджигающийвольфрамовый электрод 3, выступающий за электрод 2 на расстояние примерно 0,5 мм и изолированный от него фарфоровым цилиндром 4. В рабочем состоянии расстояние между электродами 1 и 2 несколько больше пробивного; при подаче на электрод 3 поджигающего импульса между электродами 2 и 3 (промежуток около 1 мм) проскакивает искра, создающая ионизацию рабо­ чего промежутка. Вследствие этого пробивается и основ­ ной промежуток между электродами / и 2.

В мощных тригатронах часто применяют воздушное дутье, обеспечивающее быструю деполяризацию, или за­ полнение смесью газов (Ar и 0 2) под давлением 0,1— 0,6 Мн/м2 в зависимости от рабочего напряжения. Три­ гатрон нормально работает лишь в определенной области напряжений, причем разброс в моменте пробоя не пре­

вышает 0,1 мксек.

В качестве другого типа коммутатора применяют тира­ трон, обладающий меньшим напряжением зажигания, чем тригатрон. Тиратрон представляет собой трехэлектрод­ ный прибор с накаливающим катодом и газовым заполне­ нием (пары ртути, неон, аргон, водород). Наименьшая

частота повторения импульсов достигается в ртутных тиратронах, наибольшая — в водородных, что обусловли­ вается деионизационными процессами. Общая индуктив­ ность разрядной схемы генератора складывается из ин­ дуктивностей ошиновки (соединительных проводов) Тош, собственно разрядника Lp, излучателя LHи параллельно включенных п конденсаторов LJn., т. е.

^общ = ^ош ~г L p + L „ -f- -ff- ■

При конструировании и монтаже генераторов прини­ мают специальные меры для уменьшения индуктив­ ности [13, 61].

ЗАДАЮЩИЕ РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Для работы большинства описанных коммутаторов необходим маломощный задающий генератор, в качестве которого можно использовать релаксационный генератор. Релаксационные колебания по своей форме существенно

г

I/ 1/

В)

Рис. 29. Релаксационный генератор:

а — схема; б — зависимость напряжения от времени; в — зависимость силы тока от времени

отличаются от гармонических и имеют широким частотный спектр. Поэтому релаксационные колебания возни­ кают в схемах самовозбуждения в широкой области ча­ стот. Примером релаксационного генератора служит схема, в которой конденсатор заряжается с параллельно включенной неоновой лампой (рис. 29, а). Потенциал зажигания лампы U3выбирают меньше напряжения пита­ ния Е\ сопротивление R резистора должно быть таким, чтобы разряд не был самоподдерживающимся. Тогда

в схеме происходит периодическая зарядка конденсатора и его разряд через лампу. Графики изменения напряже­ ния и тока показаны на рис. 29, б, в (верхние и нижние

Рис. 30. Мультивибра­ тор:

а — схема; б — зависимости напряжения и силы тока от времени для ламп ЛІ и Л2

Полный период колебания Т = т' + т". Сила заряд­ ного /3 и разрядного / р тока:

(

сационных генераторов: мультивибраторы и блокинггенераторы [64].

Мультивибратор представляет собой релаксационный генератор с обратной связью. Мультивибратор, показан­ ный на рис. 30, — это двухкаскадный усилитель' на со­ противлениях, в котором напряжение с выхода подается на вход. Параметры схемы выбирают так, что постоянные времени разделительных цепей на несколько порядков превышают постоянные времени анодных цепей. Схема не имеет ни одного положения устойчивого равновесия, и для приведения ее в колебательный режим не нужно

82

трансформатора включается в 'анодную цепь лампы, а напряжение со вторичной обмотки подается на сетку, а иногда на катод лампы. Большую' часть периода лампа заперта; ее отпирание сопровождается появлением в анод­ ной и сеточной цепях кратковременных импульсов на­ пряжения и тока с крутыми фронтами (рис. 31, б).

Рассмотрим действие схемы. Пусть конденсатор С0 заряжен, а на сетке отрицательный потенциал относи­ тельно катода, и лампа заперта. Конденсатор С0 разря­ жается через сопротивление Rc (постоянная времени раз-

Рис. 31. Блокинг-генера- тор:

а — схема; б — зависимость напряжения я силы тока от времени

ряда Т ^ RcC0) и, когда напряжение становится равным напряжению отпирания £/0, лампа отпирается; возникает анодный ток, а благодаря сильной положительной обрат­ ной связи на сетке возникает положительный потенциал, обусловливающий дальнейший* быстрый рост анодного тока. В результате этого процесса напряжение на аноде падает почти до нуля; это явление называется «блокингом». Результирующее напряжение на - сетке, которое равно сумме отрицательного напряжения на конденсаторе С0 и положительного напряжения, наводимого обратной связью, падает до нуля, появляется сеточный ток, и кон­ денсатор начинает быстро заряжаться через промежуток с^тка — катод с постоянной времени C0Rc. В этой стадии процесса напряжение на сетке положительное, превышает анодное, имеет малую крутизну; поэтому изменение на­ пряжения на сетке не оказывает большого влияния, на анодный ток. После того как напряжение на сетке, до­ стигнув максимума, начнет убывать, крутизна его увели­

84

чивается. Далее достигаются условия, благоприятные для очередного скачка: снижение напряжения на сетке вызы­ вает уменьшение анодного тока и, следовательно, умень­ шение напряжения на сетке, и лампа с очень большой ско­ ростью запирается. После этого описанный цикл повто­ ряется. На рис. 31 показано изменение во времени напря­ жения на сетке Uc и на аноде t/a лампы.

Минимальная длительность импульсов зависит от ин­ дуктивности рассеяния трансформатора и паразитной емкости его обмотки, а период следования импульсов, определяемый постоянной времени разрядки конденса­ тора С0, приближенно составляет Т ~ RcC0. Для пред­ отвращения наводок со стороны блокинг-генератора на другие каскады схем через общий источник включают развязывающий фильтр (Дф и Сф).

Блокинг-генераторы могут быть построены и- на тран­ зисторах. В общих чертах по характеру работы транзи­ сторный блокинг-генератор идентичен описанному.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

В отличие от генераторов непрерывных колебаний импульсные генераторы далеко не всегда выпускают даже мелкими сериями. Это объясняется и тем, что импульсные генераторы мало изучены, и тем, что часто они, особенно высоковольтные генераторы, представляют собой довольно громоздкое сооружение. В связи с этиій рассмотрим лишь основные элементы и, как правило, не останавливаясь на описании деталей — блокировочных элементов и сигнали­ заторов, предназначенных для защиты обслуживающего персонала от электротравматизма и др. Следует заметить, что во многих-случаях описанные установки предназначены для применения в ядерной физике, высоковольтной тех­ нике, при формовании изделий магнитным полем и т. д.

Для возбуждения индукционных излучателей исполь­ зуют ГИТ, отличающийся от рассмотренных ГИН и ГИТ для возбуждения электроразрядных излучатеЛей более низким напряжением в импульсе (до 5 кв). ГИТ, приме­ няемые для магнитно-импульсного формования [2, 49], можно с успехом использовать для питания излучателей.

Схема переносного ГИТ приведена на рис. 32. После зарядки конденсаторов С1, С2 и СЗ до рабочего напряже­ ния включается реле, замыкающее через контакты вы­

85

ключателя В цепь разряда конденсатора С4 на первичную обмотку трансформатора поджига Тр. После пробоя раз­ рядника Рр конденсаторы CI, С2, СЗ разряжаются через •него на технологическую нагрузку.

На рис. 33 приведена схема мощного ГИТ (мощность 70 кеш, напряжение 10 кв). В генераторе использован

'выпрямитель от высокочастотной установки ЛПЗ-67. Принцип действия ГИТ заключается в разряде конденса­

тора С через разрядник Рр на нагрузку (резис­ тор R).

При возбуждении электроразрядных излучате­ лей можно использовать все описанные схемы ГИН

Рассмотрим некоторые из них. В генераторе с зарядным сопротивлением (рис. 34, а) после зарядки конденсатор С2 разряжается через воздушный промежуток разряд­ ника Ррі на разрядник Рр2, помещенный в рабочую жид­ кость. К. п. д. зарядного контура 25—30%. В этой схеме вместо токоограничивающего зарядного резистора R можно установить конденсатор С1, тогда к. п. д. зарядного устройства возрастет до 90%.

На рис. 34, б приведена схема генератора, в котором конденсатор фильтра С4 заряжается от выпрямителя, а разряжается через один из механически управляемых'от электродвигателя М воздушных разрядников и заряжает при этом один из разрядных конденсаторов С1, С2 или СЗ. Затем происходит разряд на удвоенном напряжении при последовательном соединении конденсаторов (фильтро­

86

вого С4 и одного из разрядных) через разрядник Рр, помещенный в рабочую жидкость. Процесс периодически повторяется с чередованием разрядников. В этой схеме фильтровая емкость в 15—20 раз больше разрядной, высоковольтный трансформатор и конденсаторы рассчи­ таны на цоловину выходного напряжения; к. п. д. 90%;

Рис. 34. Схемы генераторов для использова­ ния электрогидравлнческого эффекта:

частота следования разрядов 30—50 гц. В другой схеме (рис. 34, в) несколько разрядников в рабочей жидкости питаются от конденсаторов CI, С2, . . . через раздели­ тельные индуктивности LI, L2, . . . При срабатывании воздушного разрядника Ррі происходит падение напря­ жения на индуктивностях л одновременный пробой всех разрядников Рр2 в рабочей жидкости.

На рис. 35 представлена схема универсального высоко­ вольтного импульсного генератора, созданного на ка-

87

федре физики МИХМа [25]. Отличительная особенность этого генератора — использование в качестве коммута­ тора Л мощного водородного тиратрона ТГИ1-2500/35. Импульсные генераторы, в принципе мало отличающиеся *от описанных, но меньшей мощности, используют для питания магнитострикционных излучателей. Рассмотрим в качестве примера схему генератора УЗГИ-2 (рис. 36), разработанного в Одесском политехническом институте. От кенотронного выпрямителя на лампе Л1 (5ЦЗС) за-

I

сов:

/ — высоковольтный импульсный блок; / / —■блок релак­ сационных колебаний; / / / — измерительный блок

ряжаются конденсатор С2 через резистор R2 и кон­ денсатор С1 через резистор R1. Пробой разрядника Рр (типа Р-350) от конденсатора приводит к формированию положительного импульса на сетке тиратрона Л2 (ТГИ1-400/3,5). Тиратрон зажигается, и конденсатор С1 разряжается на обмотки вибраторов. Частота следования импульсов может изменяться от 3 до 30 гц.

Большой интерес представляют также импульсные гене­ раторы на тиристорах (кремниевых управляемых венти­ лях КУВ). На рис. 37 приведена схема тиристорного генератора, вырабатывающего униполярные импульсы. Генератор состоит из выпрямителя, выполненного по мостовой схеме, конденсаторов С2, фильтра, балластного пускового резистора R и коммутатора на тиристорах.

88