Курсовая работа: Генератор импульсных напряжений

Основные требования, предъявляемые к конструкции ГИНа:

1) разрядная емкость ГИН должна быть равна емкости нагрузки;

2) основные элементы ГИНа должны быть корректно подобраны;

3) надёжная электрическая изоляция;

4) высокая электрическая прочность и надежности конструкции [4].

В работе необходимо рассчитать основные параметры генератора импульсных напряжений, собранного по схеме Аркадьева-Маркса. ГИН используется как источник импульсных напряжений для зарядки двойной формирующей линии (ДФЛ).

Первоначально заданы следующие параметры:

t_и = 50 мкс - длительность импульса напряжения;

t_ф = 1.3 мкс - длительность фронта импульса;

Время зарядки ГИН: t_зар = 1.8 с.

U_{выхГИНА} =250 кВ

С2=540 пФ

U_{зарГИНА} =40 кВ

1.1 Зарядный контур генератора импульсных напряжений

Рассмотрим ЕНЭ конденсаторного типа, выполненные по схеме параллельного соединения конденсаторов (генераторы импульсных напряжений). Структурная схема генераторов импульсных токов (ГИН) представлена на рис. 1.1

Рис.1.2. Структурная схема ГИНа: ЗУ – зарядное устройство; ГИН – генератор импульсных напряжений; Н – нагрузка.

ЗУ состоит из регулятора напряжения (РН), высоковольного трансформатора (ВТ) и схемы выпрямления (СВ) (рис.1.3.). Часто ВТ и СВ изготавливаются единым блоком.

Рис. 1.3. однополупериодная зарядная схема

Регулятор напряжения предназначен для получения напряжения в заданных пределах. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузок. Все регуляторы работают по единому принципу. Напряжение генератора зависит от трех факторов — частоты вращения его ротора, силы тока нагрузки и величины магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, который зависит от силы тока в этой обмотке. Любой регулятор напряжения содержит чувствительный элемент, воспринимающий напряжение генератора, элемент сравнения, в котором напряжение генератора сравнивается с эталонной величиной, и регулирующий орган, изменяющий силу тока в обмотке возбуждения, если напряжение генератора отличается от эталонной величины [5]. В зарядной схеме ГИН используется регулятор напряжения марки РН 3-250-33.

Источник высокого напряжения представляет собой стандартный высоковольтный источник типа УВ-160-2,5 со следующими основными характеристиками: сеть - 220В, частота - 50 Гц, фаза 1, Р_потр .-0,8кВа, наибольшее выпрямление напряжения до 160 кВ, наибольшее выпрямление тока 2,5 мА, коэф. пульсации-10%. Схема в УВ-160-2,5 представлена на рис.1.4

Рис.1.4. Схема высоковольтного источника типа УВ-160-2,5

Технические характеристики высоковольтного источника. Технические характеристики, предлагаемые изготовителем источников питания, обычно содержат информацию о входных и выходных напряжениях, стабилизации выхода, пульсациях и нестабильности выхода. Технические характеристики изложены в перечисленном ниже порядке: входное напряжение; выходное напряжение; выходной ток; пульсации; нестабильность; накопленная энергия; импульсный режим; стабилизация по сети; стабилизация по нагрузке; динамическая стабилизация; КПД энергопреобразования [6.7].

1.2 Анализ разрядного контура

Полная схема замещения разрядного контура ГИН представлена на рис. 1.5а.

Рис. 1.5. Схемы замещения разрядной цепи

В этой схеме С₁ – емкость генератора в разряде; R₁ – суммарное активное сопротивление разрядной цепи ГИН и успокоительных сопротивлений для подавления высокочастотных колебаний в разрядной цепи; R₂ – разрядное сопротивление, предназначенное для регулирования длительности импульса; С₂ - сумма емкости объекта, паразитной емкости ГИН и специально включаемой емкости для регулирования длительности фронта импульса ; L₁ и L₂ – индуктивность элементов ГИНа и петли подсоединения объекта к ГИНу [8].