RU2212729C1 - Switching unit and device built around it for feeding load with alternating voltage - Google Patents
Switching unit and device built around it for feeding load with alternating voltageInfo
- Publication number
- RU2212729C1 RU2212729C1 RU2002100494A RU2002100494A RU2212729C1 RU 2212729 C1 RU2212729 C1 RU 2212729C1 RU 2002100494 A RU2002100494 A RU 2002100494A RU 2002100494 A RU2002100494 A RU 2002100494A RU 2212729 C1 RU2212729 C1 RU 2212729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- cathodes
- group
- cathode
- groups
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к электронным высоковольтным коммутирующим устройствам на основе электронно-лучевых вакуумных приборов и устройствам питания с использованием указанных коммутаторов, предназначенных для использования в электростатических фильтрах (ЭФ), например, тепловых электростанций (ТЭС) или других предприятий для повышения степени пылеочистки отходящих газов, а также в импульсных модуляторах, преобразователях, источниках вторичного электропитания мощных электро- и радиотехнических устройств. The group of inventions relates to electronic high-voltage switching devices based on electron-beam vacuum devices and power devices using these switches, intended for use in electrostatic filters (EF), for example, thermal power plants (TPPs) or other enterprises to increase the degree of dust removal of exhaust gases, as well as in pulse modulators, converters, secondary power sources of powerful electrical and radio devices.
Широко известны электронно-лучевые вентили (ЭЛВ) с однополярной коммутацией [1], которые могут быть использованы в качестве коммутаторов в устройствах питания различных нагрузок (например, ЭФ, разрядные камеры) знакопеременным напряжением, при этом для создания двуполярной коммутации используется система двух коммутаторов на основе однополярных ЭЛВ, включенных встречно [2], каждый из которых соединен с соответствующим источником питания однополярным напряжением определенной полярности и попеременно пропускает ток своей полярности, формируя напряжение знакопеременного питания (ЗПП). Widely known are electron beam valves (ELVs) with unipolar switching [1], which can be used as switches in power supply devices of various loads (for example, photoelectric devices, discharge chambers) with alternating voltage, and a system of two switches is used to create bipolar switching based on unipolar ELVs included in the opposite direction [2], each of which is connected to the corresponding power source by a unipolar voltage of a certain polarity and alternately passes a current of its polarity, form changing voltage alternating power (ZPP).
Указанный выше ЭЛВ [1] содержит корпус, в котором размещена электронно-оптическая система (ЭОС) с системой токовводов. При этом ЭОС состоит из расположенных соосно термокатода с нагревателем, устройства формирования электронного потока, выполненного в виде системы ускоряющих и тормозящих электродов, управляющего и/или дополнительных электродов, анода. The above ELV [1] contains a housing in which an electron-optical system (EOS) with a system of current leads is located. In this case, the EOS consists of a coaxially located thermal cathode with a heater, a device for forming an electron beam, made in the form of a system of accelerating and braking electrodes, a control and / or additional electrodes, an anode.
Недостатком такого ЭЛВ являются однополярность коммутации, а также необходимость постоянного питания нагревателей термокатодов используемой при двуполярной коммутации пары ЭЛВ. В процессе такой коммутации открыт только один из используемых двух ЭЛВ. Потребление мощности в это время нагревателями другого (закрытого) ЭЛВ делает использование такой системы коммутаторов не экономичным. The disadvantage of this ELV is the unipolarity of switching, as well as the need for constant power to the heaters of the thermal cathodes used in bipolar switching of a pair of ELVs. In the process of such switching, only one of the two ELVs used is open. The power consumption at this time by the heaters of another (closed) ELV makes the use of such a system of switches not economical.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому коммутатору и выбранной в качестве прототипа является конструкция ЭЛВ [3], радиальная щелевая ЭОС которого содержит катодный узел, выполненный из термокатодов ленточного типа с нагревателями, и охватывающий его многокамерный цилиндрический анод, а также соответствующее количеству термокатодов количество прикатодных формирующих, управляющих (ускоряющих) и корректирующих (защитных) электродов. При этом формирующие, управляющие и корректирующие электроды размещены между катодным узлом и анодом осесимметрично относительно соответствующего ленточного катода катодного узла ЭОС. Кроме того, каждый формирующий электрод ЭОС выполнен в виде трубки с продольным вырезом и размещен вокруг ленточного катода. Анод в такой конструкции является частью вакуумной оболочки (корпуса) ЭЛВ. The closest in technical essence to the proposed switch and selected as a prototype is the ELV design [3], the radial slotted EOS of which contains a cathode assembly made of tape-type thermal cathodes with heaters and a multi-chamber cylindrical anode covering it, as well as the number of cathode cathodes corresponding to the number of thermal cathodes forming, controlling (accelerating) and correcting (protective) electrodes. Moreover, the forming, controlling and correcting electrodes are placed between the cathode assembly and the anode axisymmetrically with respect to the corresponding tape cathode of the cathode assembly of the EOS. In addition, each forming EOS electrode is made in the form of a tube with a longitudinal cut and placed around the tape cathode. The anode in this design is part of the vacuum casing (housing) ELV.
Недостатком выбранного за прототип ЭЛВ являются также его однополярная проводимость и необходимость для обеспечения двуполярной коммутации в устройствах ЗПП использовать два ЭЛВ с постоянным питанием нагревателей всех термокатодов двух ЭЛВ. При этом значительное потребление мощности нагревателями термокатодов ЭЛВ и одновременное наличие тепловых потерь на анодах делают использование ЭЛВ такой конструкции для обеспечения двуполярной коммутации не экономичным. Кроме того, в процессе работы системы двух однополярных ЭЛВ работает только один из используемых в системе ЭЛВ. Потребление мощности в это время нагревателями другого (закрытого) вентиля также снижает экономичность такой системы коммутаторов, а наличие в конструкции каждого из вентилей дорогостоящего медного анодного электрода отражается на себестоимости как самих коммутаторов и их системы, так и на использующего такую систему устройства питания. Кроме того, постоянный не контролируемый нагрев катодов снижает надежность ЭЛВ за счет отказов по нагревателям и катодам. The disadvantage of the selected ELV prototype is also its unipolar conductivity and the need to use two ELVs with constant power to the heaters of all the thermal cathodes of two ELVs to ensure bipolar switching in the RFP devices. At the same time, significant power consumption by the heaters of the ELV thermal cathodes and the simultaneous presence of heat losses at the anodes make the use of an ELV of this design to ensure bipolar switching not economical. In addition, during the operation of the system of two unipolar ELVs, only one of the ELVs used in the system works. The power consumption at that time by the heaters of the other (closed) valve also reduces the efficiency of such a switch system, and the presence of an expensive copper anode electrode in the design of each valve affects the cost of both the switches themselves and their system, and the power supply device using such a system. In addition, the constant uncontrolled heating of the cathodes reduces the reliability of the ELV due to failures in the heaters and cathodes.
Из опубликованных устройств для ЗПП нагрузки наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является устройство для питания ЭФ [2], содержащее включенные встречно и подсоединенные к нагрузке (ЭФ) два высоковольтных коммутатора, выполненных в виде однополярных ЭЛВ, а также соответствующие им два блока питания управляющих электродов, выполненных в виде формирователей импульсов управления управляющих электродов, два регулируемых разнополярных источника однополярного напряжения и общий внешний блок управления. При этом один из ЭЛВ анодом подключен к положительной шине соответствующего источника питания и катодом - к ЭФ, а другой ЭЛВ катодом подключен к отрицательной шине соответствующего источника питания и анодом - к ЭФ. Оба регулируемых источника постоянного напряжения имеют общую нулевую точку с нагрузкой (ЭФ). Кроме того, задающий генератор блока управления подключен к выходным формирователям импульсов, а те к управляющим электродам соответствующих ЭЛВ. Поочередное подключение ЭЛВ формирует на нагрузке ЗПП. Of the published devices for load-transfer protection loads, the closest in technical essence and selected as a prototype is a device for power supply [2], comprising two high-voltage switches connected in the opposite direction and connected to the load (power supply), made in the form of unipolar ELVs, as well as two corresponding to them the power supply unit of the control electrodes, made in the form of shapers of control pulses of the control electrodes, two adjustable unipolar sources of unipolar voltage and a common external control unit. In this case, one of the ELV anode connected to the positive bus of the corresponding power source and the cathode to the EF, and the other ELV cathode connected to the negative bus of the corresponding power source and the anode to the EF. Both adjustable DC voltage sources share a common zero point with load (EF). In addition, the master oscillator of the control unit is connected to the output pulse shapers, and those to the control electrodes of the corresponding ELV. The alternating connection of the ELV forms at the load of the ZPP.
Недостатком такого устройства для ЗПП нагрузки является наличие двух однополярных коммутаторов, выполненных в виде ЭЛВ, и двух разнополярных источников напряжения питания, что удорожает конструкцию устройства, делая его использование не экономичным, и снижает надежность. The disadvantage of such a device for load-transferring loads is the presence of two unipolar switches, made in the form of an ELV, and two different-polarity power supply sources, which increases the cost of the device design, making its use not economical, and reduces reliability.
Предлагаемая группа изобретений включает в себя оригинальную конструкцию коммутатора, выполненного в виде двуполярного ЭЛВ, и схемотехническое решение устройства для питания нагрузки знакопеременным напряжением с использованием указанного коммутатора. The proposed group of inventions includes the original design of the switch, made in the form of a bipolar ELV, and the circuit design of the device for powering the load with alternating voltage using the specified switch.
Задачей предлагаемой группы изобретений является создание коммутатора, выполненного в виде ЭЛВ и способного осуществлять двуполярную проводимость, и использующего такой ЭЛВ устройства для ЗПП нагрузки, способного кроме формирования импульсов знакопеременной полярности автоматически управлять тепловым режимом ЭЛВ с целью обеспечения его минимальных тепловых потерь и повышения надежности. The objective of the proposed group of inventions is the creation of a switch made in the form of an ELV and capable of performing bipolar conductivity, and using such an ELV device for load-transfer voltage, capable of automatically controlling the thermal regime of the ELV in addition to generating pulses of alternating polarity in order to ensure its minimum heat loss and increase reliability.
Техническим эффектом от использования предлагаемых решений является повышение экономичности устройств за счет снижения или полного исключения потребляемой мощности нагревателей катодов ЭЛВ, а также путем снижения себестоимости устройств за счет исключения из конструкции ЭЛВ дорогостоящего анодного электрода и использования только одного источника однополярного напряжения питания. Кроме того, повышается надежность как коммутатора, так и устройства ЗПП за счет автоматического отслеживания температуры катодов. The technical effect of using the proposed solutions is to increase the efficiency of devices by reducing or completely eliminating the power consumption of ELV cathode heaters, as well as by reducing the cost of devices by eliminating the expensive anode electrode from the ELV design and using only one unipolar supply voltage source. In addition, the reliability of both the switch and the ZPP device is enhanced by automatically monitoring the temperature of the cathodes.
Поставленная задача решается тем, что коммутатор, выполненный в виде электронно-лучевого вентиля и содержащий корпус, размещенную в нем первую группу электродов, которая состоит, по меньшей мере, из одного снабженного нагревателем катода и соответствующего количеству катодов количества формирующих, управляющих и корректирующих электродов, размещенных осесимметрично относительно соответствующего катода группы, и соответствующую систему токовводов, при этом управляющие электроды выполнены полыми, снабжен второй группой электродов и соответствующей ей системой токовводов, при этом вторая группа электродов выполнена идентично первой группе электродов, а соответствующие катодам первой и второй групп электродов формирующие, управляющие и корректирующие электроды размещены между катодами обеих групп, кроме того, по крайней мере, один катод в каждой из групп электродов снабжен термодатчиком. The problem is solved in that the switch, made in the form of an electron-beam valve and containing a housing, a first group of electrodes placed in it, which consists of at least one cathode equipped with a heater and the number of forming, controlling and correcting electrodes corresponding to the number of cathodes, placed axisymmetrically relative to the corresponding cathode of the group, and the corresponding system of current leads, while the control electrodes are hollow, equipped with a second group of electrodes and the corresponding current lead system, wherein the second group of electrodes is identical to the first group of electrodes, and the forming, controlling and correcting electrodes corresponding to the cathodes of the first and second groups of electrodes are placed between the cathodes of both groups, in addition, at least one cathode in each of the electrode groups equipped with a temperature sensor.
Предусмотрено, что катоды первой группы электродов попарно с катодами второй группы электродов и соответствующими им формирующими, управляющими и корректирующими электродами размещены по взаимно параллельным осям. It is provided that the cathodes of the first group of electrodes are paired with the cathodes of the second group of electrodes and their corresponding forming, controlling and correcting electrodes placed along mutually parallel axes.
Дополнительно к указанному выше предусмотрено размещение корректирующих электродов второй группы электродов между управляющими и корректирующими электродами первой группы электродов. In addition to the above, it is provided for the placement of correction electrodes of the second group of electrodes between the control and correction electrodes of the first group of electrodes.
Кроме того, предусмотрено, что катоды первой и второй групп электродов попеременно размещены по образующим цилиндрической поверхности, при этом катоды и соответствующие им формирующие, управляющие и корректирующие электроды в каждой из групп размещены по радиальным осям. In addition, it is provided that the cathodes of the first and second groups of electrodes are alternately placed along the generatrices of the cylindrical surface, while the cathodes and their corresponding forming, controlling and correcting electrodes in each of the groups are placed along the radial axes.
Для достижения того же технического эффекта в предлагаемом устройстве для питания нагрузки знакопеременным напряжением, содержащем источник однополярного напряжения питания, электрически связанный общей нулевой точкой с одним из концов нагрузки, коммутатор, выполненный в виде электронно-лучевого вентиля с токовводами и электрически соединенный с другим концом нагрузки, первый и второй блоки питания управляющих электродов электронно-лучевого вентиля, а также блок управления, при этом первый и второй блоки питания управляющих электродов на входах запуска связаны с соответствующими выходами блока управления, а на выходах через соответствующие токовводы вентиля - с его управляющими электродами, введены первый и второй усилители термоЭДС, первый и второй автоматически регулируемые блоки питания нагревателей, первый и второй автоматически регулируемые блоки питания корректирующих электродов, зарядная и разрядная индуктивности, а также электростатический накопитель, кроме того, электронно-лучевой вентиль состоит из первой и второй идентичных групп электродов, которые размещены в корпусе, а каждая из групп электродов содержит, по крайней мере, один катод с нагревателем и соответствующее количество осесимметричных относительно соответствующего катода формирующих, управляющих, корректирующих электродов и снабжена соответствующей системой токовводов, при этом соответствующие катодам первой и второй групп электродов формирующие, управляющие и корректирующие электроды размещены между катодами обеих групп, кроме того, по меньшей мере, один из катодов в каждой группе электродов снабжен термодатчиком, который связан с соответствующим усилителем термоЭДС, а выходы усилителей термоЭДС подключены к управляющим входам соответствующих блоков питания нагревателей и корректирующих электродов, которые соединены через соответствующие токовводы с нагревателями и корректирующими электродами первой и второй групп электродов вентиля, при этом первый и второй усилители термоЭДС, первый и второй блоки питания нагревателей, первый и второй блоки питания корректирующих электродов, первый и второй блоки питания управляющих электродов электрически связаны в соответствующих общих точках с катодами первой и второй групп электродов, кроме того, общая точка первой группы электродов также связана с потенциальной клеммой источника однополярного напряжения питания через зарядную индуктивность и с одним из вводов электростатического накопителя, второй ввод которого соединен с общей нулевой точкой, а общая точка второй группы электродов соединена с началом разрядной индуктивности, конец которой соединен с общей нулевой точкой. To achieve the same technical effect in the proposed device for supplying a load with alternating voltage, containing a unipolar supply voltage, electrically connected by a common zero point to one of the ends of the load, a switch made in the form of an electron-beam valve with current leads and electrically connected to the other end of the load , the first and second power supplies of the control electrodes of the cathode-ray valve, as well as a control unit, while the first and second power supplies of the control electrodes the leads at the start inputs are connected with the corresponding outputs of the control unit, and at the outputs through the corresponding current leads of the valve - with its control electrodes, the first and second thermoEMF amplifiers, the first and second automatically adjustable power supplies of the heaters, the first and second automatically adjustable power supplies of the correction electrodes are introduced, charging and discharge inductances, as well as an electrostatic storage device, in addition, the cathode-ray valve consists of the first and second identical groups of electrodes, which e are placed in the housing, and each of the groups of electrodes contains at least one cathode with a heater and the corresponding number of forming, controlling, correcting electrodes axisymmetric with respect to the corresponding cathode and equipped with a corresponding current lead system, while the corresponding forming cathodes of the first and second groups of electrodes control and correction electrodes are placed between the cathodes of both groups, in addition, at least one of the cathodes in each group of electrodes is equipped with a temperature sensor, which is connected to the corresponding thermoEMF amplifier, and the outputs of the thermoEMF amplifiers are connected to the control inputs of the corresponding power supply units of the heaters and correction electrodes, which are connected through the corresponding current leads to the heaters and correction electrodes of the first and second groups of valve electrodes, while the first and second thermoEMF amplifiers, the first and second power supply units for heaters, first and second power supply units for correcting electrodes, first and second power supply units for control electrodes and are connected at the corresponding common points with the cathodes of the first and second groups of electrodes, in addition, the common point of the first group of electrodes is also connected to the potential terminal of the unipolar supply voltage source through the charging inductance and to one of the inputs of the electrostatic storage device, the second input of which is connected to a common zero point , and the common point of the second group of electrodes is connected to the beginning of the discharge inductance, the end of which is connected to a common zero point.
Заявленная группа изобретений в сравнении с уровнем технического решения в известных источниках информации позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию "новизна". The claimed group of inventions in comparison with the level of technical solutions in known sources of information allows us to conclude that the proposed device meets the criterion of "novelty."
Заявленная группа изобретений характеризуется совокупностью признаков, проявляющих новые качества, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". The claimed group of inventions is characterized by a combination of features exhibiting new qualities, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step" is met.
На фиг.1 схематически изображен в поперечном сечении двуполярный коммутатор на основе плоскопараллельной конструкции двуполярного многолучевого ЭЛВ с ленточными термокатодами. Figure 1 schematically shows in cross section a bipolar switch based on a plane-parallel design of a bipolar multipath ELV with tape thermal cathodes.
На фиг.2 схематически изображен в продольном сечении вариант двуполярного однолучевого коммутатора на основе плоскопараллельной конструкция двуполярного ЭЛВ с ленточными термокатодами. Figure 2 schematically shows in longitudinal section a variant of a bipolar single-beam switch based on a plane-parallel design of a bipolar ELV with tape thermal cathodes.
На фиг.3 схематически изображен в поперечном сечении вариант двуполярного коммутатора на основе цилиндрической конструкции двуполярного многолучевого ЭЛВ с шестью ленточными термокатодами. Figure 3 schematically shows in cross section a variant of a bipolar switch based on the cylindrical design of a bipolar multipath ELV with six tape thermal cathodes.
На фиг.4 схематически изображен в поперечном сечении вариант двуполярного коммутатора на основе цилиндрической конструкции двуполярного многолучевого ЭЛВ с восемью ленточными термокатодами. Figure 4 schematically shows in cross section a variant of a bipolar switch based on the cylindrical design of a bipolar multipath ELV with eight tape thermal cathodes.
На фиг. 5 представлена блочная электрическая схема устройства для ЗПП нагрузки с коммутатором на основе двуполярного ЭЛВ. In FIG. 5 is a block electrical diagram of a device for load-carrying capacity with a switch based on a bipolar ELV.
На фиг. 6 приведены циклограммы, поясняющие принцип автоматического регулирования температуры термокатодов двуполярного многолучевого ЭЛВ. In FIG. Figure 6 shows cyclograms explaining the principle of automatic temperature control of the thermal cathodes of a bipolar multipath ELV.
На фиг.7 представлен вариант развернутой электрической схемы устройства для ЗПП нагрузки (например, реакторной камеры) с коммутатором на основе двуполярного многолучевого ЭЛВ. Figure 7 presents a variant of the expanded electrical circuit of the device for the load-carrying capacity (for example, a reactor chamber) with a switch based on a bipolar multipath ELV.
Представленный на фиг. 1 коммутатор, выполненный в виде плоскопараллельной конструкции двуполярного ЭЛВ, состоит из размещенных в общем корпусе первой и второй групп электродов и соответствующих им систем токовводов. Первая группа электродов с соответствующей ей системой токовводов содержит: катодный узел, состоящий, по меньшей мере, из одного ленточного термокатода 1, при этом каждый катод 1 узла снабжен нагревателем 2, кроме того, катоды 1 и нагреватели 2 группы электрически соединены и связаны с общим для всех катодов 1 и нагревателей 2 токовводом 3, при этом нагреватели 2 группы электрически соединены также с токовводом 4; прикатодные формирующие электроды 5, которые выполнены в виде трубок с сегментными вырезами, электрически связаны между собой и имеют общий токоввод 6, при этом каждый формирующий электрод 5 размещен вокруг соответствующего ленточного катода 1; управляющие электроды 7, выполненные полыми и электрически связанные между собой и общим токовводом 8, при этом могут иметь сеточное заполнение, которое не является предметом изобретения и на фигурах не показано; корректирующие электроды 9, которые электрически связаны и имеют общий токоввод 10; по крайней мере, один термодатчик 11 с токовводом 12, размещенный на одном из катодов 1 первой группы электродов. Presented in FIG. 1, the switch, made in the form of a plane-parallel design of a bipolar ELV, consists of the electrodes located in the common housing of the first and second groups and the corresponding current lead systems. The first group of electrodes with the corresponding current lead system contains: a cathode assembly, consisting of at least one
Вторая группа электродов с соответствующей системой токовводов выполнена идентично первой ЭОС и содержит: катодный узел, состоящий, по меньшей мере, из одного ленточного термокатода 13, при этом каждый катод 13 снабжен нагревателем 14, кроме того, катоды 13 и нагреватели 14 группы электрически соединены и связаны с общим для всех катодов 13 и нагревателей 14 токовводом 15, при этом нагреватели 14 группы электрически соединены также с токовводом 16; прикатодные формирующие электроды 17, которые выполнены в виде трубок с сегментными вырезами, электрически связаны между собой и имеют общий токоввод 18, при этом каждый формирующий электрод 17 размещен вокруг соответствующего ленточного катода 13; управляющие электроды 19, выполненные полыми и электрически связанные между собой и общим токовводом 20; корректирующие электроды 21, которые электрически связаны и имеют общий токоввод 22; по крайней мере, один термодатчик 23 с токовводом 24, размещенный на одном из катодов 13 второй группы электродов. The second group of electrodes with the corresponding current lead system is identical to the first EOS and contains: a cathode assembly consisting of at least one tape
При этом количество формирующих 5, 17, управляющих 7, 19 и корректирующих 9, 21 электродов в обеих группах соответствует количеству катодов 1, 13 и они размещены осесимметрично относительно соответствующего им катода. The number of forming 5, 17, control 7, 19 and correcting 9, 21 electrodes in both groups corresponds to the number of
Кроме того, плоскопараллельный вариант конструкции двуполярного ЭЛВ предусматривает размещение катодов 1 первой группы электродов попарно с катодами 13 второй группы электродов и соответствующими им формирующими 5 и 17, управляющими 7 и 19, корректирующими 9 и 21 осесимметрично по взаимно параллельным осям. In addition, a plane-parallel design variant of a bipolar ELV provides for the placement of the
Все электроды удерживаются посредством опорного изолятора 25 внутри общего корпуса 26, в котором поддерживается вакуум посредством нескольких, например, титановых газопоглотителей (не показано) и магнитного электроразрядного насоса 27. Электрическое управление электродами двуполярного ЭЛВ осуществляется через токовводы двух систем. Управляющие, формирующие, если они выполнены как показано на фиг.2, и корректирующие электроды выполняются из полых металлических, например из нержавеющей стали, трубок, через которые циркулирует хладагент. All electrodes are held by a
Применение термокатодов, работающих в режиме пространственного заряда, является основным путем решения задачи по созданию долговечного импульсного ЭЛВ. Известно, что для повышения отбора тока с катода необходимо иметь электронную оптику с высоким первеансом, например щелевую с ленточными термокатодами. The use of thermal cathodes operating in the space charge mode is the main way to solve the problem of creating a durable pulsed ELV. It is known that in order to increase the current extraction from the cathode, it is necessary to have electronic optics with a high perveance, for example, slot optics with tape thermal cathodes.
Сильноточная конструкция двуполярного ЭЛВ, показанная на фиг.1, предполагает соединение нескольких высокопервеансных блоков, каждый из которых включает в себя по одному ленточному катоду 1 и 13, взятых из первой и второй групп электродов, и размещенные между ними соответствующие им формирующие 5, 17, управляющие 7, 19, корректирующие 9, 21 электроды, расположенные осесимметрично вдоль прямолинейной оси. При этом состоящие из элементов двух групп электродов блоки размещены по взаимно параллельным осям, что позволяет повысить амплитуду протекающих токов и снизить внутреннее сопротивление вентиля. На фигуре условно изображены ленточные термокатоды с вогнутой поверхность, однако практически катоды могут иметь любую форму, например плоскую или выпуклую (на фиг. не показано). The high-current design of the bipolar ELV, shown in figure 1, involves the connection of several high-performance blocks, each of which includes one
Плоскопараллельная конструкция вентиля допускает также вариант расположения корректирующих электродов второй группы электродов между управляющими и корректирующими электродами первой группы электродов (на фиг. не показано), что снижает напряжение на корректирующем электроде, соответственно повышается надежность работы устройства питания корректирующего электрода, однако несколько снижает максимальное значение коммутируемого тока. The plane-parallel design of the valve also allows the location of the correction electrodes of the second group of electrodes between the control and correction electrodes of the first group of electrodes (not shown in Fig.), Which reduces the voltage on the correction electrode, respectively, increases the reliability of the power supply of the correction electrode, but slightly reduces the maximum value of the switched current.
На фиг. 2 для лучшего понимания работы коммутатора на основе плоскопараллельной конструкции ЭЛВ показаны траектории формирующихся в процессе эксплуатации вентиля сфокусированного 28 и расфокусированного 29 электронных пучков. In FIG. 2, for a better understanding of the operation of a switch based on a plane-parallel ELV design, the trajectories of the focused
Возможен вариант конструкции ЭЛВ (фиг.3 и фиг.4), когда ленточные катоды 1 и 13 соответственно первой и второй групп электродов попеременно расположены по образующим цилиндра и равноудалены друг от друга, что позволяет уменьшить габариты прибора при сохранении всех его электрических характеристик. При этом катоды и соответствующие им формирующие, управляющие и корректирующие электроды каждой группы размещены по радиальным осям. На фиг.3 представлено поперечное сечение коммутатора, где показаны траектории формируемых в процессе работы цилиндрического двуполярного многолучевого ЭЛВ с шестью ленточными катодами электронных пучков 28, которые проходят в области центральной оси вентиля без расщепления. На фиг.4 представлено поперечное сечение коммутатора, где показаны траектории сформированных в процессе работы цилиндрического двуполярного многолучевого ЭЛВ с восемью ленточными катодами электронных пучков 28, которые проходят в области центральной оси вентиля с расщеплением. A design variant of the ELV is possible (Fig. 3 and Fig. 4), when the tape cathodes 1 and 13, respectively, of the first and second groups of electrodes are alternately arranged along the generatrix of the cylinder and are equidistant from each other, which allows to reduce the dimensions of the device while maintaining all its electrical characteristics. In this case, the cathodes and their corresponding forming, controlling and correcting electrodes of each group are placed along the radial axes. Figure 3 presents the cross section of the switch, which shows the trajectories formed during operation of a cylindrical bipolar multipath ELV with six tape cathodes of
Использование варианта цилиндрической конструкции ЭЛВ с числом катодов, равным шести, снижает требование к точности установки элементов первой и второй групп электродов для получения повторяющейся для всех пар катодов схемы транспортировки электронных пучков 28 по сравнению с вариантом цилиндрической конструкции ЭЛВ с числом катодов, равным восьми. Однако на оси цилиндрической конструкции, показанной на фиг.3, при очень большой плотности электронного пучка 28 из-за пространственного заряда может возникнуть существенная неуправляемая расфокусировка, что ограничивает количество катодов, расположенных по периметру такой конструкции. ЭЛВ (фиг.4) с расщеплением пучка не имеет этого недостатка, так как образующийся пространственный заряд на оси такой цилиндрической конструкции способствует расщеплению пучка. Токовводы первой и второй групп электродов в любой цилиндрической конструкции расположены соответственно с противоположных торцов цилиндра, что повышает электрическую прочность прибора. The use of a variant of a cylindrical ELV design with a number of cathodes equal to six reduces the requirement for accuracy of installation of elements of the first and second groups of electrodes to obtain a repeating electron
Магниторазрядный насос 27 может быть выведен на один из торцов, а его электроды желательно не соединять ни с одним из электродов двуполярного ЭЛВ, чтобы не усложнять работу устройства питания насоса 27. The
Все описанные выше варианты конструкций двуполярного ЭЛВ предусматривают наличие двух групп электродов, которые имеют определенную последовательность электродов, обращены навстречу друг другу так, что формирующие, управляющие и корректирующие электроды обеих групп размещены между их катодами, помещены в общий корпус и формируют ЭОС указанного ЭЛВ с пролетными каналами для транспортировки пучков электронов от катодов одной группы электродов к катодам другой группы. All the above-described design options for a bipolar ELV provide for the presence of two groups of electrodes that have a certain sequence of electrodes, facing each other so that the forming, controlling and correcting electrodes of both groups are placed between their cathodes, placed in a common housing and form the EOS of the specified ELV with spans channels for transporting electron beams from the cathodes of one group of electrodes to the cathodes of another group.
Представленное на фиг. 5 устройство для ЗПП нагрузки 30 (например, реакторной камеры) содержит: коммутатор 31, выполненный на основе двуполярного ЭЛВ, с первой системой токовводов 3, 4, 6, 8, 10, 12 и второй системой токовводов 15, 16, 18, 20, 22, 24 для управления электродами соответственно первой и второй групп электродов ЭОС вентиля; источник однополярного напряжения питания 32 с потенциальной К1 и нулевой К2 выходными клеммами; блок управления 33 с выходами "ЗАПУСК 1" и "ЗАПУСК 2" для первой и второй группы электродов соответственно; блоки питания 34 и 35 управляющих электродов для первой и второй группы электродов соответственно, выполненные, по крайней мере, с входами запуска; усилители термоЭДС 36 и 37 для первой и второй группы электродов ЭОС соответственно; автоматически регулируемые по управляющим входам блоки питания 38 и 39 нагревателей для первой и второй группы электродов ЭОС соответственно; автоматически регулируемые по управляющим входам блоки питания 40 и 41 корректирующих электродов для первой и второй групп электродов ЭОС соответственно; зарядная индуктивность 42; разрядная индуктивность 43; электростатический накопитель 44, который может быть выполнен в виде накопительного конденсатора, что предусмотрено на фиг.5, или линии задержки. Presented in FIG. 5, a device for a load-transfer protection load 30 (for example, a reactor chamber) comprises: a switch 31 made on the basis of a bipolar ELV with a first current lead system 3, 4, 6, 8, 10, 12 and a second current lead system 15, 16, 18, 20, 22, 24 for controlling the electrodes, respectively, of the first and second groups of electrodes of the EOS valve; a unipolar supply voltage source 32 with potential K1 and zero K2 output terminals; the control unit 33 with the outputs "START 1" and "START 2" for the first and second groups of electrodes, respectively; power supply units 34 and 35 of the control electrodes for the first and second groups of electrodes, respectively, made at least with input inputs; thermoEMF amplifiers 36 and 37 for the first and second groups of EOS electrodes, respectively; power supplies 38 and 39 of the heaters automatically regulated by the control inputs for the first and second groups of EOS electrodes, respectively; power supply units 40 and 41 of correction electrodes automatically regulated by control inputs for the first and second groups of EOS electrodes, respectively; charge inductance 42; discharge inductance 43; electrostatic drive 44, which can be made in the form of a storage capacitor, which is provided in figure 5, or the delay line.
При этом блок управления 33 своими выходами "ЗАПУСК 1" и "ЗАПУСК 2" связан через соответствующие блоки питания 34 и 35 управляющих электродов с токовводами 8 и 20 коммутатора 31 соответственно. Кроме того, каждый из двух усилителей термоЭДС 36 и 37 на входе связан соответственно с токовводами 12 и 24 коммутатора 31, а на соответствующих выходах - с управляющими входами соответственно блоков питания 38, 39 нагревателей и блоками питания 40, 41 корректирующих электродов, которые на выходе присоединены соответственно к токовводам 4, 10 первой группы электродов и к токовводам 16, 22 второй группы электродов коммутатора 31. Причем блок питания 34 управляющих электродов, усилитель термоЭДС 36, блок питания 38 нагревателей, блок питания 40 корректирующих электродов, токовводы 3 и 6 коммутатора 31 связаны через общую точку К3 для первой группы электродов с накопительной емкостью 44 и через зарядную индуктивность 42 с потенциальной клеммой К1 источника 32. Аналогично для второй группы электродов блок питания 35 управляющих электродов, усилитель термоЭДС 37, блок питания 39 нагревателей, блок питания 41 корректирующих электродов, токовводы 15, 18 коммутатора 31 связаны через общую точку К4 (которая является первой выходной клеммой для подсоединения нагрузки 30) с одним концом разрядной индуктивности 43. Кроме того, источник однополярного напряжения питания 32 через нулевую клемму К2 (которая является второй выходной клеммой для подсоединения нагрузки 30) связан с включенным параллельно ему накопительным конденсатором 44 и другим концом разрядной индуктивности 43. In this case, the
На фиг.7 представлено устройство для ЗПП нагрузки с конкретным вариантом выполнения его узлов, который предусматривает применение элементов оптической связи, не являющихся предметом изобретения. Figure 7 presents the device for the load-carrying capacity with a specific embodiment of its nodes, which involves the use of optical communication elements that are not the subject of the invention.
Блоки питания 34 и 35 управляющих электродов, на выходе связанные соответственно с токовводами 8 и 20 управляющих электродов 7 и 19 первой и второй групп электродов общей ЭОС вентиля 31, выполнены аналогично и содержат соответственно: формирователь световых импульсов 45, 46; формирователь импульсов отпирания ЭЛВ 47, 48 (с входами запуска и блокировки по предельному значению температуры хладагента); источник напряжения запирания 49, 50 (с оптическими входами управления и блокировки); силовой оптосимистор 51, 52; резистор утечки 53, 54; конденсатор связи 55, 56. The
Блоки питания 38 и 39 нагревателей, связанные соответственно токовводами 4 и 16 с нагревателями 2 и 14 первой и второй групп электродов ЭОС вентиля 31, выполнены идентично и содержат соответственно: трансформатор питания 57, 58; силовой оптосимистор 59, 60; реактор 61, 62; формирователь световых импульсов 63, 64; блок изменения фазы импульсов управления оптосимисторами 65, 66 (с электрическим управляющим и оптическим блокирующим входами); усилитель рассогласования 67, 68; источник опорного напряжения 69, 70 (с возможностью плавной установки напряжения). The power supplies 38 and 39 of the heaters, respectively connected by
Блоки питания 40 и 41 корректирующих электродов, связанные соответственно токовводами 10 и 22 с корректирующими электродами 9 и 21 первой и второй групп электродов вентиля 31, выполнены также идентично и содержат соответственно: усилитель рассогласования 71, 72; источник опорного напряжения фокусировки 73, 74 (с возможностью плавной установки напряжения); регулятор изменения потенциала фокусировки 75, 76; источник питания корректирующего электрода 77, 78 (с электрическим управляющим и оптическим блокирующим входами); конденсатор фильтра низких частот 79, 80. The
При этом коммутатор 31 выполнен в виде двуполярного ЭЛВ, снабжен электрическим магниторазрядным насосом 27, который связан с источником питания 81. Причем источник питания 81 насоса 27, соединенный с нулевой клеммой К2, при превышении рабочего тока предельно заданного значения выдает сигнал на формирователь световых импульсов 82 (выполненный, например, с шестью оптическими выходами). In this case, the
Также предусмотрено наличие в устройстве блока контроля 83 температуры хладагента с выходами "БЛОКИРОВКА 1" и "БЛОКИРОВКА 2", соединенного с нулевой клеммой К2 и предназначенного для блокировки формирователей импульсов запирания 47, 48 при превышении предельного значения температуры хладагента. It is also provided for the presence in the device of the control unit 83 of the refrigerant temperature with the outputs "
Причем в блоке 34 формирователь импульсов отпирания 47 связан входом запуска с выходом "ЗАПУСК 1" блока управления 33, а выходом - с входом формирователя световых импульсов 45. При этом оптосимистор 51, шунтирующий резистор утечки 53 и связанный одним из силовых концов с общей для первой группы электродов ЭОС вентиля 31 точкой К3, другим силовым концом через конденсатор 55 подсоединен к токовводу 8. Кроме того, источник напряжения запирания 49, связанный с общей для первой группы электродов ЭОС точкой К3, на выходе также соединен с токовводом 8. Moreover, in
Аналогично в блоке 35 формирователь импульсов отпирания 48 связан входом запуска с выходом "ЗАПУСК 2" блока управления 33, а выходом - с входом формирователя световых импульсов 46. При этом оптосимистор 52, шунтирующий резистор утечки 54 и связанный одним из силовых концов с общей для второй группы ЭОС вентиля 31 точкой К4, другим силовым концом через конденсатор 56 подсоединен к токовводу 20. Кроме того, источник напряжения запирания 50, связанный с общей для второй группы электродов ЭОС точкой К4, на выходе также соединен с токовводом 20. Similarly, in
В блоке питания 38 нагревателей для первой группы электродов ЭОС вентиля 31 сигнал от усилителя термоЭДС 36 поступает на один из входов усилителя рассогласования 67, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения 69. При этом выход указанного выше усилителя 67 связан с электрическим входом блока изменения фазы 65, выход которого соединен с формирователем световых импульсов 63. Кроме того, трансформатор 57, связанный одним концом вторичной обмотки с общей для первой группы электродов ЭОС точкой К3, вторым концом вторичной обмотки соединен с одним из силовых вводов оптосимистора 59, который другим своим силовым вводом через реактор 61 подсоединен к токовводу 4 нагревателей 2 вентиля 31. In the
Аналогично в блоке питания 39 нагревателей для второй группы электродов ЭОС вентиля 31 сигнал от усилителя термоЭДС 37 поступает на один из входов усилителя рассогласования 68, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения 70. При этом выход указанного выше усилителя 68 связан с электрическим входом блока изменения фазы 66, выход которого соединен с формирователем световых импульсов 64. Кроме того, трансформатор 58, связанный одним концом вторичной обмотки с общей для второй группы электродов точкой К4, вторым концом вторичной обмотки соединен с одним из силовых вводов оптосимистора 60, который другим своим силовым вводом через реактор 62 подсоединен к токовводу 16 нагревателей 14 вентиля 31. Similarly, in the
Дополнительно введенный в устройство (фиг.7) блок контроля температуры 83 хладагента выходом "БЛОКИРОВКА 1" соединен с входом блокировки формирователя импульсов отпирания 47, а выходом "БЛОКИРОВКА 2" - с входом блокировки формирователя импульсов отпирания 48. Additionally, the refrigerant temperature control unit 83 introduced into the device (Fig. 7) with the “
В блоке питания 40 корректирующих электродов для первой группы электродов ЭОС вентиля 31 сигнал от усилителя термоЭДС 36 поступает на вход усилителя рассогласования 71, опорный вход которого связан с источником опорного напряжения фокусировки 73. При этом выход усилителя рассогласования 71 через регулятор потенциала фокусировки 75 соединен с регулирующим входом источника питания 77 корректирующих электродов, выход которого связан с токовводом 10 вентиля 31 и с одним из вводов конденсатора фильтра нижних частот 79, связанного другим своим вводом с общей для первой группы электродов точкой К3. In the
Аналогично в блоке питания 41 корректирующих электродов для второй группы электродов ЭОС вентиля 31 сигнал от усилителя термоЭДС 37 поступает на вход усилителя рассогласования 72, опорный вход которого связан с источником опорного напряжения фокусировки 74. При этом выход усилителя рассогласования 72 через регулятор потенциала фокусировки 76 соединен с регулирующим входом источника питания 78 корректирующих электродов, выход которого связан с токовводом 22 вентиля 31 и с одним из вводов конденсатора фильтра нижних частот 80, связанного другим своим вводом с общей для второй группы электродов точкой К4. Similarly, in the
Наряду с электрическими связями в представленном варианте устройства используются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) 84 и 85, 86 и 87, 88 и 89 между формирователем световых импульсов 82 и блокирующими входами соответственно источников питания 77 и 78 корректирующих электродов, блоков изменения фазы импульсов управления 65 и 66, а также источников напряжения запирания 49 и 50. Along with electrical connections in the presented embodiment of the device, fiber-optic communication lines (FOCL) 84 and 85, 86 and 87, 88 and 89 are used between the
Кроме того, ВОЛС 90 соединяет формирователь световых импульсов 45 блока 34 с оптосимистором 52 блока 35, а ВОЛС 91 соединяет указанный формирователь 45 с управляющим входом источника напряжения запирания 49 того же блока. Аналогично ВОЛС 92 соединяет формирователь световых импульсов 46 блока 35 с оптосимистором 51 блока 34, а ВОЛС 93 соединяет указанный формирователь 46 с управляющим входом источника напряжения запирания 50 того же блока. In addition,
В блоке 38 ВОЛС 94 соединяет формирователь световых импульсов 63 с оптосимистором 59. Аналогично в блоке 39 ВОЛС 95 соединяет формирователь световых импульсов 64 с оптосимистором 60. In
Работу двуполярного ЭЛВ удобнее рассмотреть на примере конструкции, показанной на фиг.2, где используются две группы электродов, выполненные идентично с одним термокатодом, размещенные в корпусе навстречу друг другу и формирующие общую ЭОС. При включении вентиля к токовводам 3, 4 и токовводам 15, 16 нагревателей 2 и 14 катодов 1 и 13 соответственно из первой и второй групп электродов ЭОС прикладываются необходимые потенциалы. Оксидные поверхности катодов 1 и 13, запертых отрицательными потенциалами по управляющим электродам 7 и 19 соответственно, при достижении рабочей температуры начинают излучать электроны. Под действием электрического поля, созданного внешними источниками, например, положительным потенциалом, приложенным к катоду 13, система из формирующего 5, управляющего 7, корректирующих 9, 21 электродов, начинает формировать сфокусированный 28 или расфокусированный 29 электронный пучок, транспортируемый от катода 1 через пролетное пространство между катодами 1 и 13 к катоду 13, который выполняет для приложенной в данный момент полярности роль анода. Таким образом, электрическая цепь от катода 1 до катода 13 замыкается. Если температура катода 13 не превышает допустимого значения, то пучок следует по траектории сфокусированного пучка 28, а если мощность падающего пучка электронов начинает перегревать катод 13, то пучок расфокусируется с помощью корректирующих электродов 9, 21 и направится по траектории расфокусированного пучка 29. При этом температура катодов 1, 13 отслеживается с помощью термодатчиков 11, 23 (например, термопарных), которыми снабжены катоды 1, 13. При изменении полярности напряжения, приложенного между катодами 1 и 13, направленность пучка электронов инвертируется, так как теперь система электродов, состоящая из формирующего 17, управляющего 19 и корректирующих 21, 9 электродов, начинает формировать и транспортировать пучок электронов от катода 13 в обратном направлении через пролетное пространство между катодами 13 и 1. Изменение температуры катода 1, отслеживаемое термодатчиком 11, с помощью средств автоматического управления влияет на степень фокусировки электронного пучка. The work of a bipolar ELV is more convenient to consider on the example of the design shown in figure 2, where two groups of electrodes are used, made identically with one thermal cathode, placed in the housing towards each other and forming a common EOS. When the valve is turned on, the necessary potentials are applied to the current leads 3, 4 and
Таким образом, двуполярность проводимости предлагаемого ЭЛВ достигается тем, что в одной вакуумной колбе (корпусе) располагаются две группы электродов, управляемые независимо, расположенные навстречу друг другу (например, напротив друг друга) и формирующие при перемене полярности напряжения между катодами 1, 13 встречные электронные пучки 28 или 29. Эти группы электродов содержат катоды 1, 13 с термодатчиками 11, 23 (например, термопарами), а также формирующие 5, 17, управляющие 7, 19 и корректирующие 9, 21 электроды, которые образуют ЭОС вентиля. Thus, the bipolar conductivity of the proposed ELV is achieved by the fact that in one vacuum flask (housing) there are two groups of electrodes, controlled independently, located towards each other (for example, opposite each other) and forming counter-voltage across the
При этом в качестве анода поочередно используется тот из катодов 1, 13, к которому приложен положительный потенциал, например катод 13. В этом случае мощность, выделяющаяся при торможении электронного пучка на этом катоде 13, используется как мощность электронного подогрева его оксидной поверхности. При переполюсовке в качестве анода выступает оксидная поверхность катода 1, расположенного напротив, а катод 13, нагретый ранее, является источником электронов. In this case, one of the
В зависимости от мощности электронного подогрева, выделяющейся при торможении пучка, возможно полное или частичное отключение нагревателей 2 и 14. С помощью автоматического управления, осуществленного в предлагаемом устройстве (фиг.5), непрерывно поддерживается оптимальный температурный режим катодов 1, 13. Их температура измеряется с помощью термодатчиков 11, 23, например термопар. Температура катодов 1, 13 может изменяться либо путем изменения мощности, выделяемой нагревателями 2, 14, либо путем изменения плотности среднего тока тормозящегося электронного пучка. В свою очередь плотность среднего тока тормозящегося электронного пучка изменяется путем изменения степени его фокусировки на оксидной поверхности того катода, который выполняет при данной полярности роль анода. Depending on the power of electronic heating released during beam braking, it is possible to completely or partially turn off the
Для поддержания температуры, например, катода 13 (фиг.2), к которому приложен положительный потенциал, по нижнему пределу (например, в дежурном режиме) используется нагреватель 14. При дополнительном нагреве катода 13 за счет торможения электронного пучка мощность, выделяемая нагревателем 14, постепенно уменьшается вплоть до полного отключения последнего. Если даже после отключения нагревателя 14 температура катода 13 продолжает повышаться (при большой частоте повторения), то для ее дальнейшего снижения осуществляется расфокусировка тормозящегося электронного пучка на управляющий электрод 19 соответствующей группы электродов. To maintain the temperature, for example, of the cathode 13 (Fig. 2), to which a positive potential is applied, a
При снижении мощности падающего пучка (например, из-за снижения частоты коммутируемых импульсов) температура катода 13 начинает снижаться. В этом случае сначала повышается степень фокусировки пучка на катоде 13, выполняющем в данный момент времени функции анода. Если и в этом случае мощности тормозящегося пучка при оптимальной фокусировке оказывается не достаточно для поддержания рабочей температуры катода 13, то постепенно начинает повышаться мощность нагревателя 14 до тех пор, пока температура катода 13 вновь не достигнет рабочей величины. Т.е. с помощью соответствующей системы управления осуществляется автоматическое удержание оптимальной температуры катода 13 во всем диапазоне рабочих частот коммутации, от дежурного режима до максимальной. With a decrease in the power of the incident beam (for example, due to a decrease in the frequency of switched pulses), the temperature of the
При перемене полярности напряжения, приложенного между катодами 1, 13, функцию анода начинает выполнять катод 1 и процесс поддержания его температуры (при изменении коммутируемой мощности) аналогичен рассмотренному выше. При этом расфокусировка электронного пучка осуществляется на управляющем электроде 7 соответствующей группы электродов. When the polarity of the voltage applied between the
Использование попеременно катодов 1, 13 в качестве анода позволяет воспользоваться мощностью, выделяющейся при торможении электронных пучков, в качестве мощности подогрева катодов предлагаемого коммутатора на основе двуполярного ЭЛВ, что повышает его экономичность. Возможность осуществлять не зависимую от полярности приложенного напряжения управляемую коммутацию расширяет область применения прибора. Отказ от дорогостоящих материалов анодных электродов снижает себестоимость вентиля. Using alternately cathodes 1, 13 as an anode allows you to use the power released during braking of electron beams as the heating power of the cathodes of the proposed switch based on a bipolar ELV, which increases its efficiency. The ability to carry out controlled switching independent of the polarity of the applied voltage expands the scope of the device. The rejection of the expensive materials of the anode electrodes reduces the cost of the valve.
Повышение надежности вентиля достигается тем, что используется автоматическое отслеживание температуры катодов в зависимости от величины среднего тока через вентиль, при этом изменяется мощность, подводимая к нагревателям, что повышает надежность нагревателей и катодов. Improving the reliability of the valve is achieved by using automatic monitoring of the temperature of the cathodes depending on the average current through the valve, while the power supplied to the heaters changes, which increases the reliability of the heaters and cathodes.
Для подтверждения достижения указанного технического результата рассмотрим пример конкретной реализации вентиля, например, на хорошо известных ленточных термокатодах типа "Тираж" (0,5 см•20 см), которые имеют поверхность 10 см2.To confirm the achievement of the specified technical result, we consider an example of a specific implementation of the valve, for example, on well-known tape thermal cathodes of the “Circulation” type (0.5 cm • 20 cm), which have a surface of 10 cm 2 .
При плотности отбираемого с катода тока, равной 2 А/см2, при длительности импульса 50 мкс и среднем токе до 0,1 А/см2 можно получить срок службы до 10000 ч [4, 5]. Для получения импульсного тока амплитудой 200 А необходимо иметь площадь катода не менее 200 см2, соответственно для этого должно быть десять таких катодов, включенных параллельно на каждую полярность, а вся ЭОС потребует двадцать катодов.With a current density of 2 A / cm 2 taken from the cathode, with a pulse duration of 50 μs and an average current of up to 0.1 A / cm 2 , a service life of up to 10,000 hours can be obtained [4, 5]. To obtain a pulsed current with an amplitude of 200 A, it is necessary to have a cathode area of at least 200 cm 2 , respectively, for this there must be ten such cathodes connected in parallel to each polarity, and the entire EOS will require twenty cathodes.
Например, для ориентировочного расчета мощности анода Ра, выделяемой на катоде при использовании его в режиме анода, зададимся ниже следующими исходными данными. При коммутации напряжения U=20 кВ, токе в импульсе I=200 А, длительности импульса t=30 мкс, частоте повторения F=300 Гц, минимально возможном падении напряжения на открытом приборе dU=1000 В определим среднюю мощность потерь Ра на аноде при 100% использовании падающего электронного пучка:
Pa=dU•I•F•t=300•200•300•0,00003=1800 Вт.For example, for an approximate calculation of the power of the anode R a allocated at the cathode when used in the anode mode, we will define the following initial data below. When switching voltage U = 20 kV, current in a pulse I = 200 A, pulse duration t = 30 μs, repetition frequency F = 300 Hz, minimum possible voltage drop on an open device dU = 1000 V, we determine the average power loss P a at the anode at 100% using the incident electron beam:
P a = dU • I • t = F • 300 • 200 • 300 • 0,00003 = 1800 watts.
Однако из-за потерь тока при рассеянии электронов или др. мощность будет ниже. Тем не менее мощность накала можно существенно снизить. Например, для катодов типа "Тираж" напряжение накала U=24 B, ток накала I=4,4 А, мощность накала одного блока Р=24•4,4=105 Вт. Чтобы в этом режиме нагреть 10 таких катода, необходима мощность PΣ=1050 Вт.However, due to current losses during electron scattering or others, the power will be lower. Nevertheless, the incandescent power can be significantly reduced. For example, for cathodes of the Circulation type, the filament voltage is U = 24 V, the filament current is I = 4.4 A, and the filament power of one block is P = 24 • 4.4 = 105 W. In order to heat 10 such cathodes in this mode, a power P Σ = 1050 W is required.
Следовательно, полная мощность, падающая на два анода, будет составлять 5700 Вт (3600 Вт на анодах и 2100 Вт на нагревателях). Если использовать два вентиля с двуполярной проводимостью, то мощность потерь будет представлять собой разницу между мощностями, то есть 1500 Вт (вместо 5700). Избыток мощности (1500 Вт) можно отводить посредством циркуляции хладагента внутри полых электродов при расфокусировке пучка. Т.е. в предложенном примере нагреватели можно вообще отключить. Therefore, the total power incident on the two anodes will be 5700 watts (3600 watts on the anodes and 2100 watts on the heaters). If you use two valves with bipolar conductivity, then the loss power will be the difference between the powers, that is, 1500 W (instead of 5700). Excess power (1500 W) can be removed by circulating the refrigerant inside the hollow electrodes while defocusing the beam. Those. in the proposed example, the heaters can be turned off altogether.
Конструкция ЭОС предложенного вентиля, состоящая из двух групп электродов, расположенных по образующим цилиндра Фарадея, обеспечит хорошее формирование электронных пучков и их транспортировку без существенных потерь энергии на управляющих и корректирующих электродах в пролетных каналах при малом проценте торможения. The design of the EOS of the proposed valve, consisting of two groups of electrodes located along the generators of the Faraday cylinder, will ensure good formation of electron beams and their transportation without significant energy losses at the control and correction electrodes in the passage channels with a small percentage of braking.
В вентиле кроме не распыляемых (например, титановых) газопоглотителей используется магнитный электроразрядный насос, способствующий поддержанию необходимого вакуума и одновременно являющийся датчиком глубины вакуума. Применение магнитного электроразрядного насоса уменьшает количество ионов, образующихся в результате взаимодействия электронного пучка с газами, уменьшает интенсивность ионной бомбардировки эмиссионного слоя катодов, их распыление, что также способствует увеличению длительности работы прибора. In addition to non-sprayed (for example, titanium) getters, the valve uses a magnetic electric discharge pump, which helps maintain the required vacuum and at the same time serves as a vacuum depth sensor. The use of a magnetic electric discharge pump reduces the number of ions generated as a result of the interaction of the electron beam with gases, reduces the intensity of the ion bombardment of the emission layer of the cathodes, and their sputtering, which also helps to increase the duration of the device.
Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого коммутатора на основе двуполярного ЭЛВ в сравнении с вентилем-прототипом обеспечивает:
- более высокую экономичность в потреблении энергии нагревателями за счет использования энергии тормозящегося электронного пучка на катоде, выполняющего функции анода;
- более широкую область применения по сравнению с однополярными ЭЛВ, например, при выборочной коммутации знакопеременного напряжения после инвертора;
- снижение себестоимости вентиля за счет отказа от использования дорогостоящих медных анодов.Thus, the set of distinctive features of the proposed switch based on a bipolar ELV in comparison with the prototype valve provides:
- higher efficiency in the energy consumption of heaters due to the use of the energy of a decelerating electron beam at the cathode, which acts as the anode;
- a wider field of application compared to unipolar ELV, for example, with selective switching of alternating voltage after the inverter;
- reducing the cost of the valve due to the rejection of the use of expensive copper anodes.
Для пояснения принципа работы источника ЗПП нагрузки, например РК, рассмотрим блочную электрическую схему устройства питания, показанную на фиг.5. Первоначально с помощью блоков 38, 39 включаются нагреватели 2, 14 ЭЛВ 31 через токовводы 3, 4 и 15, 16 соответственно и температура катодов 1, 13 достигает рабочего значения. Далее, при отсутствии отпирающих напряжений на управляющих электродах ЭЛВ 31 закрыт и напряжение от источника униполярного питания 32 через зарядную индуктивность 42 обеспечивает заряд накопительного конденсатора 44 (условно предполагаем, что источник питания 32 выдает положительный потенциал). В исходном состоянии вентиль 31 находится в ждущем режиме. To explain the principle of operation of the source of the load-carrying load, for example, RK, consider the block electrical circuit of the power device shown in Fig.5. Initially, using the
При подаче, например, на блок 35 сигнала от блока управления 33 вентиль 31 открывается и положительный потенциал конденсатора 44 прикладывается к разрядной индуктивности 43, включенной параллельно нагрузке 30 (например, РК). На нагрузке 30 формируется положительный импульс напряжения. Разряд конденсатора 44 осуществляется по резонансной кривой и через полпериода происходит перезаряд конденсатора 44. Далее к вентилю 31 приложено уже отрицательное, по отношению к первоначальному, напряжение конденсатора 44. На блок 34 от блока 33 также поступает отпирающий импульс, и вентиль 31 снова восстанавливает свою проводимость, но при этой полярности напряжения анодом является катод 13, а на нагрузке 30 формируется отрицательный импульс напряжения. Разряд переполюсованного конденсатора 44 также происходит по резонансной кривой и через полпериода снова переполюсовка. Так, процесс колебательного перезаряда продолжается до те пор, пока вентиль 31 не закроется. На нагрузке 30 при этом будет формироваться напряжение ЗПП. Величина зарядной индуктивности 42 выбирается настолько большой величины, чтобы ее ток не оказывал влияния на процесс формирования знакопеременных импульсов на нагрузке 30. Во время паузы между пачками знакопеременных импульсов потенциал конденсатора 44 восстанавливает первоначальное значение через зарядную индуктивность 42. When applying, for example, to the
Автоматическое отслеживание температуры катодов и необходимое изменение мощности нагревателей, а также степени фокусировки электронного пучка на катоде с функцией анода осуществляются в устройстве для ЗПП нагрузки за счет введения в него для каждой группы электродов из ЭОС вентиля соответствующих усилителей термоЭДС 36, 37, автоматически регулируемых блоков питания 38, 39 нагревателей и автоматически регулируемых блоков питания 40, 41 корректирующих электродов. Снабжение катодов каждой из групп электродов ЭОС вентиля, по крайней мере, одним электрически связанным с соответствующим усилителем термоЭДС в устройстве для питания нагрузки термодатчиком, а также наличие автоматически управляемых с помощью указанных выше усилителей термоЭДС блоков питания нагревателей и корректирующих электродов независимо для каждой группы электродов ЭОС делают возможным обеспечить экономичный (энергетически выгодный) режим эксплуатации двуполярного ЭЛВ. Automatic monitoring of the temperature of the cathodes and the necessary change in the power of the heaters, as well as the degree of focusing of the electron beam on the cathode with the anode function, is carried out in the device for the load-transfer protection device by introducing for each group of electrodes of the EOS valve the
Для пояснения принципа автоматического регулирования температуры катодов вентиля 31 с помощью устройства для питания нагрузки рассмотрим циклограмму на фиг. 6 при коммутации симметричного знакопеременного напряжения. На циклограмме приведены четыре временные зависимости, отражающие режим работы основных узлов: а) изменение температуры катодов; б) изменение напряжения на нагревателях; в) изменение напряжения на корректирующих электродах; г) изменение мощности, коммутируемой вентилем. To explain the principle of automatic temperature control of the cathodes of the
Рассматриваются 10 точек изменения режимов работы вентиля 31. От точки 0 до точки 2 вентиль входит в исходный температурный режим. От точки 2 до точки 4 вентиль 31 работает в режиме коммутации повышенной мощности. От точки 4 до точки 5 вентиль переходит в режим коммутации пониженной мощности. От точки 5 до точки 6 вентиль работает в режиме коммутации пониженной мощности. От точки 6 до точки 9 вентиль находится в ждущем режиме без коммутации. В точке 9 вентиль отключается от питания. От точки 9 до точки 10 вентиль остывает до температуры окружающей среды (ниже исходного температурного режима). We consider 10 points of change in the operating modes of
Значение точек следующее:
точка 0 - включение нагревателей 2, 14 катодов 1, 13 вентиля 31;
точка 1 - напряжение нагревателей 2, 14 катодов 1, 13 достигает номинального значения (фиг. 6б) и одновременно начинается подъем напряжения на корректирующих электродах 9, 21 соответственно до своего номинального значения (фиг.6в);
точка 2 - температура катодов 1, 13 достигла минимально допустимого значения, при котором катоды начинают работать в режиме пространственного заряда (фиг.6а), и одновременно напряжение на корректирующих электродах 9, 21 достигло своей номинальной величины (фиг.6в), включается блок управления 33, формирующий знакопеременное напряжение на нагрузке 30, и вентиль 31 начинает пропускать через себя ток (фиг.6г), осуществляя, например, коммутацию максимальной мощности Рмакс, начинается снижение напряжения питания нагревателей 2, 14 пропорционально повышению температуры катодов 1, 13 (фиг.6б);
точка 3 - при температуре катодов 1, 13, равной среднему значению, напряжение на нагревателях 2, 14 становится равным нулю (фиг.6б) и одновременно начинается повышение напряжения на корректирующих электродах 9, 21 (фиг.6в) пропорционально повышению температуры катодов 1, 13 (начинается расфокусировка пучка), однако температура катодов 1, 13 продолжает повышаться (фиг. 6а);
точка 4 - температура катодов 1, 13 достигла своей максимальной величины (фиг.6а), и если не снизится мощность коммутации, то вентиль отключится, при этом напряжение на корректирующих электродах (фиг.6в) достигнет своего максимального значения (обеспечивая максимальную степень расфокусировки пучка), а далее немного снижается мощность коммутации (фиг.6г), что соответственно вызывает снижение температуры катодов 1, 13 (фиг.6а), и дополнительно начинает снижаться напряжение (фиг.6в) на корректирующих электродах 9, 21 (пучок начинает сжиматься, фокусируясь на катоде);
точка 5 - мощность коммутации Рном достигла номинального значения (фиг. 6г) и одновременно стабилизировался потенциал на корректирующих электродах 9, 21 (фиг. 6в), а также стабилизировалась температура катодов 1, 13 (фиг. 6а);
точка 6 - блок управления 33 отключил вентиль 31 (фиг.6г) и перевел его в ждущий режим, одновременно напряжение на корректирующих электродах 9, 21 (фиг. 6в) начало снижаться, стремясь установить напряжение, соответствующее наилучшей фокусировке пучка, но так как тока нет, то температура катодов 1, 13 продолжает снижаться (фиг.6а);
точка 7 - температура катодов 1, 13 достигла половинного значения внутри допустимого диапазона (фиг.6а) и одновременно начало подниматься напряжение на нагревателях 2, 14 (фиг. 6б), при этом напряжение на корректирующих электродах 9, 21 (фиг.6в) достигло номинального значения (обеспечивающего наилучшую фокусировку пучка);
точка 8 - температура катодов 1, 13 достигла минимально допустимого значения (фиг. 6а) и одновременно напряжение на нагревателях 2, 14 достигло максимального значения (фиг.6б);
точка 9 - отражает одновременное отключение вентиля 31 и его нагревателей 2, 14 от сети (фиг.6б), при этом температура катодов 1, 13 снижается, стремясь к температуре окружающей среды (фиг.6а), а напряжение на корректирующих электродах 9, 21 (фиг.6в) также снижается, стремясь к нулю;
точка 10 - потенциалы всех электродов вентиля 31 стали равными нулю, а температура катодов 1, 13 достигла температуры окружающей среды.The meaning of the points is as follows:
point 0 - the inclusion of
point 1 - the voltage of the
point 2 - the temperature of the
point 3 - when the temperature of the
point 4 - the temperature of the
point 6 - the
point 7 - the temperature of the
point 8 - the temperature of the
point 9 - reflects the simultaneous shutdown of the
Управление двуполярным ЭЛВ 31 должно обеспечивать ключевой режим работы вентиля и автоматическое регулирование мощности нагревателей 2, 14 и напряжений на корректирующих электродах 9, 21 в зависимости от температуры катодов 1, 13. Control of a
Вариант рабочей схемы предлагаемого устройства для питания нагрузки 30 с применением двуполярного ЭЛВ 31 показан на фиг.7. Включение двуполярного ЭЛВ 31 в работу осуществляется автоматически по алгоритму, обеспечивающему надежность включения, поддержание оптимальной рабочей температуры катодов во всем рабочем диапазоне частоты, защиту от перегрева и устойчивую работу в течение всего срока службы. A variant of the working scheme of the proposed device for powering the load 30 using a
Алгоритм управления включает в себя следующий порядок включений:
1 - включаются трансформаторы 57, 58 питания нагревателей 2, 14 катодов 1, 13 соответственно с U1 и U2 на их вторичной обмотке, где U1=U2, а также источники электропитания всех блоков;
2 - логикой, установленной в блоке питания 81 магниторазрядного насоса 27 через формирователь световых импульсов 82 и ВОЛС 84, 85, 86, 87, 88, 89 осуществляется выдача постоянных сигналов разрешения на включение:
2.1 - оптосимисторов 59, 60 (для подачи питания на нагреватели катодов) по ВОЛС 94, 95 от формирователей 63, 64 соответственно при получении по ВОЛС 86, 87 разрешения на включение от блоков 65, 66;
2.2 - источников напряжения запирания 49, 50, создающих запирающие напряжения управляющих электродов 7, 19 соответственно первой и второй групп электродов, по ВОЛС 88, 89;
2.3 - источников питания 77, 78, создающих напряжения питания корректирующих электродов 9, 21 соответственно первой и второй групп электродов, по ВОЛС 84, 85;
3 - через время, достаточное для достижения температуры катодов 1, 13 оптимального значения (до 3 мин в зависимости от мощности катодов), блок управления 33 может начать выдачу сигналов на снятие напряжений запирания с управляющих электродов 7, 19 (манипуляцию).The control algorithm includes the following order of inclusions:
1 - turn on
2 - by the logic installed in the
2.1 -
2.2 - sources of locking
2.3 -
3 - after a time sufficient to achieve the optimum temperature of
После включения источника питания 81 магниторазрядного насоса 27 по величине тока насоса определяется уровень начального вакуума в корпусе 26. Если вакуум в норме (ток магниторазрядного насоса в норме или ниже), то формирователь световых импульсов 82 выдает световые сигналы по ВОЛС 84, 86, 88, 85, 87, 89 на разрешение включения соответственно напряжений накалов U1, U2 (через блоки 65, 66), источников напряжений запирания 49, 50 и источников питания 77, 78 корректирующих электродов 9, 21.After turning on the
Если вакуум ниже нормы (ток магниторазрядного насоса 27 выше нормы), то источник 81 выдаст только сигнал неисправности. Далее будет продолжаться обеспечение питания магниторазрядного насоса с целью восстановления рабочего уровня вакуума. После достижения допустимого уровня вакуума логика источника 81 выдаст сигнал на формирователь световых импульсов 82. Если уровень вакуума длительное время не улучшается, а остается ниже допустимого уровня, то прекращение или продолжение работы устройства определяет оператор. If the vacuum is below normal (the current of the
Источники напряжений запирания 49, 50 выдают отрицательные относительно соответствующих им катодов 1, 13 напряжения на управляющие электроды 7, 19 посредством токовводов 8, 20 вентиля 31. The sources of locking
В первый момент после включения двуполярного ЭЛВ 31 температура его катодов ниже нормы и сигналы с усилителей рассогласования 71, 72 отсутствуют. Регуляторы изменения потенциала фокусировки 75, 76 задают такие напряжения питания источникам 77, 78 через токовводы 10, 22 соответствующим корректирующим электродам 9, 21, при которых осуществляется оптимальная фокусировка электронных пучков, падающих на тот катод, к которому приложено положительное напряжения от конденсатора 44. Конденсаторы фильтров 79, 80 в процессе работы обеспечивают снижение пульсаций напряжения на корректирующих электродах 9, 21 соответственно первой и второй групп электродов вентиля 31 при пульсациях, возникающих во время коммутации знакопеременного напряжения. At the first moment after turning on the
Одновременно с термодатчиков 11, 23 по токовводам 12, 24 выдаются напряжения, которые после усиления усилителями 36, 37 сравниваются в усилителях рассогласования 71, 72 с заданными опорными значениями напряжений, соответствующих минимально допустимой температуре катодов, фокусировки источников 73, 74. Сигналы рассогласования с усилителей рассогласования 67, 68 (температуры катодов меньше рабочей) поступают на блоки изменения фаз импульсов управления 65, 66, которые выдают сигналы соответственно на генерирование световых импульсов формирователями 63, 64 синхронно с частотой 100 Гц для возможности изменения фазы импульсов ψ от 0 до 180 угловых градусов за полпериода напряжения с частотой сети (например, 50 Гц), обеспечивающих изменение напряжения (мощности) нагревателей 2, 14 вентиля 31 от нуля до максимального значения. Simultaneously with the
Под воздействием световых импульсов от формирователей 63, 64 по ВОЛС 94, 95 соответственно оптосимисторы 59, 60 открываются и напряжения U1, U2 от трансформаторов 57, 58 через реакторы 61, 62 поступают по соответствующим токовводам 3, 4 и 15, 16 на нагреватели 2 и 14 катодов 1 и 13 вентиля 31.Under the influence of light pulses from the
Фазы световых импульсов управления ψ напряжения питания нагревателей постепенно увеличиваются от ψ1 до ψ2, что способствует постепенному увеличению напряжения нагревателей 2, 14 от Uмин до Uмакс для обеих групп электродов. Через время, измеряемое 0,5...1 мин, от блоков 65, 66 через формирователи 63, 64 по соответствующим ВОЛС 94, 95 подаются новые значения фаз ψ3 для включения напряжения накалов Uном, которые соответствуют номинальным мощностям нагревателей 2, 14. Через некоторое время работы катодов 1, 13 (например, 1. . .3 мин) при номинальных мощностях нагревателей 2, 14, соответствующих напряжениям Uном, температура катодов достигает минимально допустимого рабочего значения (например, 700oС).The phases of the control light pulses ψ of the supply voltage of the heaters gradually increase from ψ 1 to ψ 2 , which contributes to a gradual increase in the voltage of the
Значения сигналов с усилителей термоЭДС 36, 37 сравниваются со значениями источников опорного напряжения 73, 74 на усилителях рассогласования 71, 72, и если температуры катодов 1, 13 не превышают среднего значения (например, 750oС), то усилители 71, 72 выдают сигналы, поступающие на регуляторы 75, 76, и через источники 77, 78 и токовводы 10, 22 разрешают формирование оптимальных напряжений на корректирующих электродах 9, 21, обеспечивая наилучшую фокусировку электронных пучков двуполярного ЭЛВ 31.The values of the signals from the
Двуполярный ЭЛВ 31 готов к работе и находится в ждущем режиме. При отсутствии импульсов запуска "ЗАПУСК 1", "ЗАПУСК 2" на отпирающих входах формирователей 47, 48 вентиль 31 закрыт и напряжение на нагрузке 30 отсутствует. The
При подаче, например, одновременно импульсов управления с выходов "ЗАПУСК 1" и "ЗАПУСК 2" блока управления 33 на отпирающие входы формирователей импульсов 47, 48 последние выдают сигналы на формирователи световых импульсов 45, 46, которые по ВОЛС 91, 93 отпирают источники 49, 50, формируя импульсы отпирания на управляющих электродах 7, 19 (с токовводами 8, 20) соответственно. Одновременно по ВОЛС 90, 92 подают постоянные оптические сигналы, способствующие полному открытию оптосимисторов 52, 51 соответственно, шунтирующих резисторы утечки 54, 53. Т.о. на управляющие электроды 7, 19 (с токовводами 8, 20) обеих групп электродов ЭОС ЭЛВ подан отпирающий потенциал. Двуполярный ЭЛВ 31 открыт для коммутации знакопеременного напряжения. When applying, for example, simultaneously control pulses from the outputs "
Под воздействием электрического напряжения, приложенного от конденсатора 44 плюсом к клемме К3, которая является общей точкой для первой группы электродов, катоды 13 (с токовводом 15) второй группы электродов начинают эмитировать электронные пучки, транспортируемые через соответствующие пролетные каналы к катодам 1 (с токовводом 3) первой группы электродов, исполняющим роль анодов. Under the influence of an electric voltage applied from the
Торможение электронных пучков на катодах 1 вызывает их дополнительный электронный нагрев. Температура, измеряемая термодатчиком 11 (с токовводом 12) на катодах 1, повышается, что вызывает увеличение напряжения на выходе усилителя термоЭДС 36. Усилитель рассогласования 67 вырабатывает сигнал, который способствует уменьшению напряжения на нагревателях 2 катодов 1. При еще большем нагреве катодов 1 первой группы электродов током пучков с катодов 13 второй группы электродов напряжение термодатчика 11 (с токовводом 12) еще больше возрастет и может дойти до такого уровня, при котором усилитель рассогласования 67 через блок 65, формирователь 63 и оптосимистор 59 вообще практически отключит цепь нагревателей 2 с токовводами 3, 4 от вторичной обмотки с напряжением U1 трансформатора 57. При этом температура катодов 1 будет равна среднему рабочему значению (например, 750oС).The deceleration of electron beams at
Если величина среднего тока катодов 13 второй группы электродов (с токовводом 15) будет продолжать увеличиваться, то температура катодов 1 (с токовводом 3) первой группы электродов будет нарастать и далее. В этом случае сработает усилитель рассогласования 71 согласно источнику опорного напряжения фокусировки 73, напряжение которого пропорционально среднему значению температуры катодов 1, что вызовет начало работы регулятора 75, который изменит потенциал источника питания 77 корректирующих электродов 9 (с токовводом 10) таким образом, чтобы произошла расфокусировка (расширение) пучков на катодах 1 первой группы электродов. В результате пучки будут дополнительно тормозиться поверхностями управляющих электродов 7 (с токовводом 8), а электрическая цепь параллельно основной замкнется еще через конденсатор связи 55 и оптосимистор 53 на катоды 1, выполняющие при данной (положительной) полярности роль анодов. If the average current value of the
При еще большем увеличении среднего тока степень расфокусировки возрастет еще больше и постепенно часть этого тока будет протекать через корректирующие электроды 9 (с токовводом 10) и конденсатор фильтра 79. Температура хладагента будет повышаться, и блок контроля температуры 83 хладагента выдаст соответствующий контрольный световой и звуковой сигналы для оператора, что будет соответствовать максимально допустимой температуре катодов 1 (например, 800oС). Если величина максимального значения среднего тока, превышающего предельно допустимое значение, не снизится, то блок контроля 83 заблокирует входы блокировки формирователей 47, 48 и запретит коммутацию до понижения температуры хладагента до величины, соответствующей верхнему пороговому значению.With an even greater increase in the average current, the degree of defocus will increase even more and gradually part of this current will flow through the correction electrodes 9 (with current lead 10) and the filter capacitor 79. The refrigerant temperature will increase, and the refrigerant temperature control unit 83 will give the corresponding control light and sound signals for the operator, which will correspond to the maximum permissible temperature of the cathodes 1 (for example, 800 o C). If the value of the maximum value of the average current exceeding the maximum permissible value does not decrease, then the control unit 83 will block the blocking inputs of the shapers 47, 48 and prohibit switching until the refrigerant temperature drops to a value corresponding to the upper threshold value.
Если произойдет уменьшение среднего тока, протекающего через коммутатор 31, то это приведет к уменьшению температуры катодов 1 первой группы электродов. ТермоЭДС термодатчика 11 первой группы электродов начнет уменьшаться, напряжение на выходе усилителя термоЭДС 36 также начнет уменьшаться, и усилитель рассогласования 71 уменьшит сигнал, выдаваемый на регулятор 75, что вызовет такое изменение напряжения источника питания 77, которое способствует улучшению степени фокусировки пучков, падающих на катоды 1. Напряжения фокусировки корректирующих электродов 9 (с токовводом 10) будут изменяться до тех пор, пока степень фокусировки ни вернется к исходному состоянию. If there is a decrease in the average current flowing through the
При дальнейшем снижении температуры катодов 1 до порогового уровня, задаваемого источником опорного напряжения 69 нагревателей 2, срабатывает усилитель рассогласования 67. Через блок изменения фазы 65 и формирователь 63 по ВОЛС 94 начнется уменьшение фазы включения импульса управления оптосимистором 59 для повышения амплитуды напряжения нагревателей 2. Если температура будет продолжать уменьшаться, то фаза уменьшиться до такого уровня, при котором напряжение на нагревателях 2 первой группы электродов вернется к исходному значению Uмакс.With a further decrease in the temperature of the
Известно, что температура оксидных катодов должна находиться в диапазоне 700...800oС при его работе в импульсном режиме [6].It is known that the temperature of oxide cathodes should be in the range of 700 ... 800 o With its operation in pulsed mode [6].
Изменяется полярность знакопеременного напряжения на накопительном конденсаторе 44 на отрицательное относительно общей нулевой точки значения потенциала, совершенно аналогично осуществляется поддержание в рабочем диапазоне температуры катодов 13 второй группы электродов (с токовводом 15), к которым приложится напряжение положительной полярности. The polarity of the alternating voltage across the
Практически в процессе реальной работы двуполярного ЭЛВ 31 в составе устройства для ЗПП нагрузки за время одного импульса температура катодов повышается незначительно. Процесс подъема температуры катодов в обеих группах электродов ЭОС осуществляется постепенно и зависит от частоты повторения пачек знакопеременных импульсов. In practice, during the actual operation of the
Следовательно, чем больше частота повторения, тем выше выделяемая падающими пучками мощность, а соответственно и температура катодов. Если амплитуды знакопеременных импульсов и конструкции первой и второй групп электродов идентичны, то мощности нагревателей 2 и 14 изменяются практически одинаково и одновременно. Также практически одновременно происходит изменение степени фокусировки встречных электронных пучков при изменении температур катодов обеих групп электродов ЭОС. Therefore, the higher the repetition rate, the higher the power released by the incident beams, and, accordingly, the cathode temperature. If the amplitudes of alternating pulses and the design of the first and second groups of electrodes are identical, then the power of the
Работа обеих групп электродов ЭОС двуполярного ЭЛВ осуществляется совершенно автономно. Т.е. вентиль может избирательно коммутировать на нагрузку импульсы знакопеременного напряжения путем подачи импульсов управления по выходам "ЗАПУСК 1" и "ЗАПУСК 2" от блока управления 33 на соответствующие входы запуска формирователей 47, 48, т.е. осуществлять ограничение количества коммутируемых импульсов. The work of both groups of EOS electrodes of a bipolar ELV is carried out completely autonomously. Those. the valve can selectively switch alternating voltage pulses to the load by supplying control pulses at the outputs "
Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого устройства для питания нагрузки знакопеременным напряжением с использованием двуполярного ЭЛВ по сравнению с устройством-прототипом даст следующие технические преимущества:
- повышение экономичности за счет снижения потребляемой мощности, исключение второго высоковольтного источника питания и снижение стоимости используемого коммутатора;
- уменьшение габаритов и массы устройства, а также себестоимости эксплуатации теплообменных устройств.Thus, the set of distinctive features of the proposed device for powering the load with alternating voltage using a bipolar ELV in comparison with the prototype device will give the following technical advantages:
- increased efficiency by reducing power consumption, eliminating the second high-voltage power source and reducing the cost of the switch used;
- reducing the size and weight of the device, as well as the cost of operation of heat exchangers.
Предлагаемая группа изобретений может быть использована в системах пылегазоочистки тепловых электростанций, котельных, цементных заводов и др. объектах повышенного загрязнения окружающей среды продуктами выбросов в атмосферу. The proposed group of inventions can be used in dust and gas cleaning systems of thermal power plants, boiler houses, cement plants and other objects of increased environmental pollution by products of emissions into the atmosphere.
Литература
1. А.С. СССР 367482, кл. Н 01 J 21/10; 1/46, опубл. 23.01.73. Бюл. 8.Literature
1. A.S. USSR 367482, class H 01
2. А.С. СССР 1382493, кл. В 03 С 3/38, опубл. 23.03.88. Бюл. 11. 2. A.S. USSR 1382493, class B 03
3. А. С. СССР 947930, кл. Н 01 J 21/10, опубл. 30.07.82 г. Бюл. 28 (Патент, Франция, 2499311, кл. Н 01 J 19/00, 21/14, опубл. 06.08.82 г., 30; Патент, Швейцария, 658749, Н 01 J 21/10, опубл. 28.11.86 г., 22; WO 82/00734, кл. Н 01 J 21/10, опубл. 04.03.82 г.). 3. A. S. USSR 947930, class H 01
4. Срок службы от плотности тока при выбранной температуре оксида. Смирнов В.А., Росковская Л.А., Кондрашов Н.И. Справочник католог по катодам. - М.: Институт "Электроника", 1970 (73). 4. The service life of the current density at the selected oxide temperature. Smirnov V.A., Roskovskaya L.A., Kondrashov N.I. A cathode reference catalog. - M .: Institute "Electronics", 1970 (73).
5. Срок службы от среднего тока при заданном импульсном: Predicting reliability of high-power. Klystrons "E,DN", September, 1965, p. 110, BELL Telephone labs.(91). 5. The service life of the average current at a given pulse: Predicting reliability of high-power. Klystrons "E, DN", September 1965, p. 110, BELL Telephone labs. (91).
6. Кацман Ю. А. Электронные лампы: Теория, основы расчета и проектирования. - М.: Высш. Школа, 1979. - 301 с. 6. Katsman Yu. A. Electron tubes: Theory, principles of calculation and design. - M .: Higher. School, 1979.- 301 s.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100494A RU2212729C1 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Switching unit and device built around it for feeding load with alternating voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100494A RU2212729C1 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Switching unit and device built around it for feeding load with alternating voltage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2212729C1 true RU2212729C1 (en) | 2003-09-20 |
| RU2002100494A RU2002100494A (en) | 2004-08-27 |
Family
ID=29777295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002100494A RU2212729C1 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Switching unit and device built around it for feeding load with alternating voltage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2212729C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571393C2 (en) * | 2010-08-13 | 2015-12-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Device and method for power delivery in selectable mode |
-
2002
- 2002-01-08 RU RU2002100494A patent/RU2212729C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571393C2 (en) * | 2010-08-13 | 2015-12-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Device and method for power delivery in selectable mode |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100346940B1 (en) | Method and apparatus for eliminating reflected energy due to stage mismatch in nonlinear magnetic compression modules | |
| JP4880179B2 (en) | Method for generating short wavelength radiation from gas discharge plasma and apparatus therefor | |
| JPH0734350B2 (en) | Plasma switch with hollow cathode | |
| RU2212729C1 (en) | Switching unit and device built around it for feeding load with alternating voltage | |
| JP2007123138A (en) | Extreme ultraviolet light source device | |
| JP3040637B2 (en) | Solid-state laser device | |
| Pack et al. | High average power pulser design for copper halide laser systems | |
| Stieneker et al. | System efficiency estimation of redundant cascaded-cell converters in applications with high-power battery energy storage systems | |
| JPS62249493A (en) | Eximer laser device provideo with automatic preliminary ionization | |
| RU2234804C1 (en) | Pulse modulator (alternatives) | |
| WO2002007484A2 (en) | Method of producing short-wave radiation from a gas-discharge plasma and device for implementing it | |
| CA2058402C (en) | Discharge excitation gas laser device | |
| Timmermans et al. | A new mode to excite a gas-discharge XeCl laser | |
| JP3227240B2 (en) | Absorber circuit for protection of AC GTO switch | |
| JP4570752B2 (en) | Power supply | |
| Kim et al. | Progress of high power and long-pulse dual-frequency ECH system in KSTAR | |
| JPH0318075A (en) | Metal vapor laser device | |
| Cridland et al. | The dependence of transversely excited atmospheric CO2 laser performance on circuit configuration | |
| Sona | Invited Paper RF And DC Excited High Power CO2 Lasers | |
| Iffländer et al. | Electrical Circuits | |
| JP2877573B2 (en) | Electric circuit of metal vapor laser device | |
| Mohammed | A three-stage blumlein-circuit to generate transversely excited atmospheric nitrogen laser by using three spark gaps | |
| JPH09205776A (en) | Protective device for regenerative chopper device | |
| KR20010036338A (en) | Resurrection energy control circuit for the pulse power generator | |
| Schumacher | CROSSATRON switch applications in power-conditioning and pulsed-power-modulator systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140109 |