Генератор импулсног напона / генератор Маркса - шема кола, принцип рада и примене

У електроници су пренапонски валови врло критична ствар и то је ноћна мора сваког дизајнера кола. Ови пренапони се обично називају импулсом који се може дефинисати као високи напон, обично у неколико кВ који постоји кратко време. Карактеристике импулсног напона могу се приметити са великим или ниским временом пада, праћеним веома великим временом пораста напона. Муња је пример природних узрока који узрокује импулсни напон. Будући да овај импулсни напон може озбиљно оштетити електричну опрему, важно је тестирати наше уређаје да раде против импулсног напона. Овде користимо генератор импулсног напона који генерише високонапонске или струјне пренапоне у контролисаним поставкама испитивања. У овом чланку ћемо сазнати више орад и примена генератора импулсног напона. Па, кренимо.

Као што је раније речено, генератор импулса производи краткотрајне ударе напона врло високим напоном или врло великом струјом. Стога, постоје две врсте импулса генератора, импулсни генератор напона и импулса тренутне генератора. Међутим, у овом чланку ћемо разговарати о импулсним генераторима напона.

Таласни облик импулсног напона

Да бисмо боље разумели импулсни напон, погледајмо таласни облик импулсног напона. На слици испод приказан је један врх високонапонског импулсног таласног облика

Као што видите, талас достиже свој максимум од 100 процената у року од 2 УС. Ово је врло брзо, али високи напон губи снагу са распоном од скоро 40уС. Стога, пулс има врло кратко или брзо време пораста, док врло споро или дуго време пада. Трајање импулса назива се таласни реп који је дефинисан разликом између жига тс3 и тс0.

Једнофазни импулсни генератор

Да бисте разумели рад импулсног генератора, погледајмо дијаграм кола једностепеног импулсног генератора који је приказан испод

Горњи круг се састоји од два кондензатора и два отпора. Размак од варнице (Г) је електрично изолован размак између две електроде где се дешавају електричне искре. Високонапонски извор напајања је такође приказан на горњој слици. Сваком колу импулсног генератора потребан је најмање један велики кондензатор који се напуни на одговарајући ниво напона и затим испразни оптерећењем. У горњем кругу, ЦС је кондензатор за пуњење. Ово је високонапонски кондензатор типично већи од 2кВ (зависи од жељеног излазног напона). Кондензатор ЦБ је носивост која ће испразнити кондензатор за пуњење. Отпорник и РД и РЕ контролишу облик таласа.

Ако смо горњу слику пажљиво посматрали, можемо утврдити да Г или варница нема електричну везу. Како онда носивост носи високи напон? Ево трика и према овом, горњи склоп делује као генератор импулса. Кондензатор се пуни све док напуњени напон кондензатора није довољан да пређе варницу. Електрични импулс који се генерише преко варнице и високог напона преноси се са леве стезаљке електроде на десну стезаљку електроде свећице и тако постаје повезани круг.

Време одзива кола може се контролисати променом растојања између две електроде или променом потпуно напуњеног напона кондензатора. Обрачун излазни ударни напон може бити урађено израчунавањем излазни напон облик таласа

в (т) = (е ^{- α Т} - е ^{- β т})

Где, α = 1 / Р _д Ц _б β = 1 / Р _е Ц _з

Мане једностепеног генератора импулса

Главни недостатак једностепеног кола генератора импулса је физичка величина. У зависности од високог напона, компоненте добијају веће величине. Такође, за стварање високог импулсног напона потребан је висок једносмерни напон. Због тога је за једностепено коло генератора импулсног напона прилично тешко добити оптималну ефикасност чак и након употребе великих напајања једносмерном струјом.

Сфере које се користе за зазорну везу такође су захтевале врло велике величине. Корону која се празни стварањем импулсног напона веома је тешко сузбити и преобликовати. Живот електроде се скраћује и захтева замену након неколико циклуса понављања.

Марков генератор

Ервин Отто Марк је обезбедио вишестепено коло генератора импулса 1924. године. Ово коло се посебно користи за генерисање високог импулсног напона из извора ниског напона. Коло мултиплексираног импулсног генератора или обично називано Марксовим кругом може се видети на доњој слици.

Горњи круг користи 4 кондензатора (може бити н број кондензатора) који се пуне високонапонским извором у паралелном стању пуњења отпорницима пуњења Р1 до Р8.

Током стања пражњења, варница која је била отворен круг током стања пуњења делује као прекидач и повезује серијску путању кроз кондензаторску батерију и генерише веома висок импулсни напон на оптерећењу. Стање пражњења приказано је на горњој слици љубичастом линијом. Напон првог кондензатора мора бити прекорачен у довољној мери да се разбије варница и активира Марков круг генератора.

Када се то догоди, прва варница повезује два кондензатора (Ц1 и Ц2). Због тога се напон на првом кондензатору удвостручује за два напона Ц1 и Ц2. После тога, трећа варница аутоматски се распада, јер је напон на трећој варници довољно висок и почиње да додаје трећи кондензатор Ц3 напон у стек и то иде до последњег кондензатора. Коначно, када се достигне последња и последња варница, напон је довољно велик да прекине последњу варницу на оптерећењу која има већи размак између свећица.

Коначни излазни напон на крајњем размаку биће нВЦ (где је н број кондензатора, а ВЦ напон напуњен кондензатором), али то је тачно у идеалним круговима. У стварним сценаријима, излазни напон кола Марк-овог импулсног генератора биће много нижи од стварне жељене вредности.

Међутим, ова последња тачка варнице мора имати веће празнине, јер без тога кондензатори не долазе у потпуно напуњено стање. Понекад се испуштање врши намерно. Постоји неколико начина пражњења кондензаторске банке у Марковом генератору.

Технике пражњења кондензатора у Марк Генератору:

Пулсирање додатне електроде окидача: Пулсирање додатне електроде окидача је ефикасан начин да се намерно покрене Марков генератор током потпуно напуњеног стања или у посебном случају. Додатна електрода окидача назива се Тригатрон. Доступни су различити облици и величине Тригатрона са различитим спецификацијама.

Јонизујућег ваздуха у јаз : јонизујућег ваздух је ефикасан пут да је корисно да се спроведе искриштем. Јонизација се врши помоћу импулсног ласера.

Смањивање ваздушног притиска унутар зазора : Смањење ваздушног притиска је такође ефикасно ако је свећњак дизајниран унутар коморе.

Мане Маркс генератора

Дуго време пуњења: Марков генератор користи отпорнике за пуњење кондензатора. Тако време пуњења постаје веће. Кондензатор који је ближи извору напајања пуни се брже од осталих. То је због повећане удаљености због повећаног отпора између кондензатора и напајања. Ово је главни недостатак Маркове генераторске јединице.

Губитак ефикасности: Из истог разлога као што је претходно описано, док струја пролази кроз отпорнике, ефикасност кола Марксовог генератора је мала.

Кратки век трајања варнице: Понављајући циклус пражњења кроз варницу смањује животни век електрода варнице коју треба повремено заменити.

Време понављања циклуса пуњења и пражњења: Због великог времена пуњења, време понављања генератора импулса је врло споро. Ово је још један велики недостатак Марксовог кола генератора.

Примена кола импулсног генератора

Главна примена кола импулсног генератора је испитивање високонапонских уређаја. Громобрани, Осигурачи, ТВС диоде, различите врсте пренапонских заштитника итд. Тестирају се помоћу импулсног генератора напона. Не само на пољу испитивања, већ је коло импулсног генератора такође важан инструмент који се користи у експериментима нуклеарне физике, као и у индустрији ласера, фузије и плазме.

Марков генератор се користи у сврху симулације ефеката грома на зупчаницима далековода и у ваздухопловној индустрији. Такође се користи у рендгенским и З машинама. Друге употребе, као што је испитивање изолације електронских уређаја, такође се испитују помоћу кола импулсних генератора.