SU817869A1 - Device for transmitting electric signal to high-voltage networks - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА НА ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ЦЕПИ(54) DEVICE FOR TRANSFER OF ELECTRICAL SIGNAL TO HIGH-VOLTAGE CHAINS

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано, например, дл  управлени  током электронного луча в установках электроннолучевой обработки. Известно устройство, содержащее низковольный и высоковольтный блоки, соединенные межДу-собой высоковольтным изолировочным трансформатором 1. Однако оно имеет ограниченную полосу пропускани  и большую пульсацию выходного напр жени . Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  устройство, содержащее низкопотенциальную часть, высокопотенциальный разделительный трансформатор и высокопотенцнальную часть - выпр митель и сглаживающий фильтр. В низкопотенциальной части осушествл етс  амплитудна  модул ци  высокочастотного напр жени , подаваемого на первичную обмотку высокопотенциального трансформатора , входным сигналом. Высокопотенциальный разделительный трансформатор осуществл ет передачу высокочастотного напр жени  на высокопотенциальные цепи н обеспечивает гальваническую разв зку последних от цепей управлени . Напр жение вторичной обмотки выпр мл етс  однополупериодным выпр мителем и сглаживаетс  емкостью фильтра. Дл  обеспечени  быстрого спада выходного напр жени  параллельно емкости включен нагрузочный резистор 2. Полоса пропускани  такого устройства ограничена посто нной времени выходной RC-цепи, котора  характеризует скорость изменени  выходного напр жени  во врем  спада. Уменьшение этой посто нной времени с целью расширени  полосы пропускани  приводит к увеличению амплитуды пульсаций выходного напр жени  и мощности , рассеиваемой резистором. Цель изобретени  -г повышение надежности работы устройства путем расширени  полосы пропускани  уменьщени  пульсаций выходного напр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  передачи электрического сигнала на высоковольтные цепи, содержащее низкoпoteнциaльный блок, высокопотенциальный разделительный трансформатор и высокопотенциальный блок, состо щий из выпр мител  и конденсатора фильтра, соединенных последовательно со вторичной обмоткой разделительного трансформатора, а обкладки конденсатора подключены к выводам дл  присоединени  нагрузки, выпр митель выполнен в виде встречно-последовательно включенных стабилитронов, а низкопотенциальный блок выполнен в виде генератора переменного напр жени , выходом подключенного через резистор к началу первичной обмотки разделительного трансформатора , конец которой подключен к выводу дл  присоединени  к источнику входного сигнала.The invention relates to electrical engineering and can be used, for example, to control the current of an electron beam in electron-beam processing installations. A device is known that contains low-pole and high-voltage blocks interconnected by a high-voltage isolation transformer 1. However, it has a limited bandwidth and a large ripple in the output voltage. The closest technical solution to the invention is a device containing a low-grade part, a high-grade isolation transformer, and a high-potential part — a rectifier and a smoothing filter. In the low potential part, the amplitude modulation of the high frequency voltage applied to the primary winding of the high potential transformer by the input signal is carried out. A high potential isolation transformer transfers high frequency voltages to high potential circuits and provides the galvanic isolation of the latter from control circuits. The secondary voltage is rectified with a half-wave rectifier and smoothed by the filter capacitance. A load resistor 2 is connected in parallel to the capacitance of the output voltage parallel to the capacitance. The bandwidth of such a device is limited by the time constant of the output RC circuit, which characterizes the rate of change of the output voltage during the falloff. Decreasing this constant time in order to expand the bandwidth leads to an increase in the amplitude of the output voltage ripple and the power dissipated by the resistor. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device by expanding the bandwidth to reduce the ripple of the output voltage. The goal is achieved in that a device for transmitting an electrical signal to high voltage circuits containing a low-voltage unit, a high-potential isolation transformer and a high-potential unit consisting of a rectifier and a filter capacitor connected in series with the secondary winding of the separation transformer, and the capacitor plates are connected to the terminals for connecting the load, the rectifier is made in the form of zener-counter zener diodes, and the low-potential b The lock is made in the form of an alternating voltage generator, the output connected through a resistor to the beginning of the primary winding of an isolation transformer, the end of which is connected to the output for connection to an input source.

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства.The drawing shows a schematic diagram of the device.

Оно содержит низкопотенциальный блок 1, состо щий из генератора 2 переменного напр жени , токоограничивак)ш,его резистора 3 и первичной обмотки Ч разделительного трансформатора, концом подключенной к выводу 5 дл  присоединени  к источнику входного напр жени , высокопотенциальный блок 6, состо щий из соединенных последовательно вторичной обмотки 4 разделительного трансформатора, встречно-последовательно соединенных стабилитронов 7 и 8 и конденсатора 9 фильтра, обкладки которого подключены к выводам 10 и 1I дл  присоединени  нагрузки.It contains a low-potential unit 1, consisting of an alternating voltage generator 2, current-limiting w, its resistor 3 and the primary winding of an isolation transformer, the end connected to pin 5 for connecting to an input voltage source, a high-potential unit 6 consisting of connected a secondary winding 4 of an isolation transformer, anti-series connected zener diodes 7 and 8, and a filter capacitor 9, the plates of which are connected to terminals 10 and 1I for connecting the load.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При нулевом сигнале на входе 5 к первичной обмотке 4 трансформатора прикладываетс  напр жение генератора 2, симметричное относительно нулевого уровн . Стабилитроны 7 и 8 имеют одинаковое напр жение стабилизации, которое выбрано равным амплитуде трансформированного во вторичную обмотку симметричного напр жени . В результате, этого тока через стабилитроны 7 и 8 нет и на конденсаторе 9 сохран етс  нулевое напр жение. При поступлении на вход 5, например, положительного сигнала, суммарное напр жение, прикладываемое к первичной обмотке, становитс  несимметричным, причем амплитуда положительного полупериода увеличиваетс , а отрицательного - уменьщаетс . Во врем  действи  положительного полупериода стабилитрона 8 выходит в область пробо  и конденсатор 9 зар жаетс  до напр жени , равного разности между напр жением, развиваемым на вторичной обмотке в этот полупериод , и напр жением стабилизации стабилитрона 8. Во врем  действи  отрицательного полупериода суммарное напр жение, прикладываемое к стабилитрону 7, не превышает его напр жени  стабилизации, вследствие чего последней не пропускает ток в обратном направлении и разр д конденсатора 9 происходит только за счет токов утечки . На выходах 10 и 11 поддерживаетс  посто нный уровень; вследствие малости токов утечки стабилитронов 7 и 8 амплидута пульсаций выходного напр жени  может быть получена достаточно малой. При поступлении на вход 5 сигнала на уменьшениеWith a zero signal at input 5, generator 2 voltage is applied to the primary winding 4 of the transformer, which is symmetrical about the zero level. Zener diodes 7 and 8 have the same stabilizing voltage, which is chosen equal to the amplitude of the symmetric voltage transformed into the secondary winding. As a result, this current through Zener diodes 7 and 8 is not present and zero voltage is maintained on the capacitor 9. When a positive signal arrives at input 5, for example, the total voltage applied to the primary winding becomes asymmetrical, with the amplitude of the positive half period increasing and negative amplitude decreasing. During the positive half-period of the Zener diode 8 goes into the area of the breakdown and the capacitor 9 is charged to a voltage equal to the difference between the voltage developed on the secondary winding in this half-period, and the stabilization voltage of the Zener diode 8. During the negative half-period, the total voltage, applied to the Zener diode 7, does not exceed its stabilization voltage, as a result of which the latter does not pass current in the opposite direction and the discharge of the capacitor 9 occurs only due to leakage currents. Outputs 10 and 11 maintain a constant level; due to the small leakage currents of the zener diodes 7 and 8, the amplitude of the output voltage ripple can be obtained sufficiently small. When arriving at the input 5 signal to reduce

ВЫХОДНОГО напр жени  аналогичным образом увеличиваетс  амплитуда отрицательного полупериода и уменьшаетс  амплитуда положительного полупериода. При этом стабилитрон 7 выходит в режим пробо The output voltage in the same way increases the amplitude of the negative half-period and decreases the amplitude of the positive half-period. In this case, the Zener diode 7 goes into the mode of

и конденсатор 9 разр жаетс  до необходимого напр жени . Скорость изменени  напр жени  на выходе определ етс  в основном посто нной времени RC-цепи, образованной сглаживающим конденсатором 9 и токоограничивающим резистором 3, и может быть значительно уменьщена за счет уменьшени  сопротивлени  резистора 3. Таким образом, можно расширить полосу пропускани  устройства без заметного увеличени  пульсаций выходного напр жени . Изза несимметричности напр жени , прикладываемого к первичной обмотке трансформатора 4, последний работает в режиме периодического насыщени  магнитопровода. Это приводит к уменьшению длительности большего по амплитуде импульса, что неand the capacitor 9 is discharged to the required voltage. The rate of voltage change at the output is determined mainly by the RC time constant, formed by smoothing capacitor 9 and current limiting resistor 3, and can be significantly reduced by decreasing the resistance of resistor 3. Thus, the bandwidth of the device can be expanded without a noticeable increase in ripple output voltage Due to the asymmetry of the voltage applied to the primary winding of the transformer 4, the latter operates in the mode of periodic saturation of the magnetic circuit. This leads to a decrease in the duration of the pulse of larger amplitude, which

вли ет на работу устройства.affects the operation of the device.

Использование в качестве выпр мител  встречно-последовательно включенных стабилитронов и построение низкопотенциальной части в виде генератора несимметричного напр жени  выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как позвол ет не только поддерживать на выходе посто нное напр жение с малыми пульсаци ми , но и расширить полосу пропускани  Q за счет уменьшени  времени разр да выходного сглаживающего конденсатора.The use of zener diodes as a rectifier and the construction of a low-potential part in the form of an unbalanced voltage generator favorably distinguishes the proposed device from the known one, since it allows not only to maintain a constant voltage with a small pulse, but also to expand the passband Q by reducing the discharge time of the output smoothing capacitor.

Использование предлагаемого изобретени  в системах управлени  токов электронного луча расшир ет технологические возj можности при электроннолучевой обработке объектов.The use of the present invention in electron beam current control systems expands technological possibilities in the case of electron beam processing of objects.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  передачи электрического сигнала на высоковольтные цепи, содержащее низкопотенциальный блок, высокопотенциальный разделительный трансформатор и высокопотен1 иальный блок, состо щий из выпр мител  и конденсатора фильтра , соединенных последовательно со вторичной обмоткой разделительного трансформатора , а обмотки конденсатора подключены к выводам дл  присоединени  нагрузки, отличающеес  тем, что, с целью увеличени A device for transmitting an electrical signal to high-voltage circuits containing a low-potential block, a high-potential isolating transformer, and a high-potential block consisting of a rectifier and a filter capacitor connected in series with the secondary winding of the isolating transformer, and the windings of the capacitor are connected to the terminals for connecting a load characterized by that, in order to increase надежности работы устройства путем расширени  полосы пропускани  и уменьшени  пульсации выходного напр жени , выпр митель выполнен в виде встречно-последовательно включенных стабилитронов, а низкопотенциальный блок выполнен в видеreliability of the device by expanding the bandwidth and reducing the ripple of the output voltage, the rectifier is made in the form of counter-connected zener diodes, and the low-potential unit is made in the form генератора переменного напр жени , выходом подключенного через резистор к началу первичной обмотки разделительного трансформатора, конец которой подключен к выводу дл  присоединени  к источнику входного сигнала.alternating voltage generator, the output connected through a resistor to the beginning of the primary winding of the isolation transformer, the end of which is connected to the output to be connected to the input signal source. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Крыштаб Г. С. и др. Электроннолучева  установка дл  микросварки и микрооб .JSources of information taken into account in the examination 1. G.S. H. scale. Et al. Electron-beam unit for micro-welding and microb. работки с энергией электронов до бОкэВ. -«Автоматическа  сварка, 1968, № 8,workings with energy of electrons to bokev. - “Automatic welding, 1968, No. 8, 2. Чвертко А. И. и др. Оборудование дл  электроннолучевой сварки. Киев, «Наукова думка, 1973, с. 192.2. Chvertko AI, et al. Equipment for electron-beam welding. Kiev, “Naukova Dumka, 1973, p. 192. II л Il i 8eight 10ten ВыиYou 11eleven --