4.8. Особенности расчета и проектирования генераторов на основе однородных искусственных линий с вентилями

При изготовлении ОИЛВ необходимо учитывать те дополнительные потери, которые возникают непосредственно в вентилях ячеек в процессе формирования импульса тока нагрузки. Эквивалентная схема ОИЛВ, в ко­торой учитываются только потери в вентилях, приведена на рис. 4.21. В этой схеме статические вольт-амперные характеристики вентилей аппроксимированы зависимостью вида

,

где – дифференциальное сопротивление вентиля, – напряжение спрям­ления вольт-амперной характеристики вентиля. Потери в индуктивных и емкостных элементах линии не учитываются.

Рис. 4.21

Поскольку величины дифференциальных сопротивлений вольт-ампер­ных характеристик полупроводниковых и (особенно) газонаполненных вен­тилей различных видов несущественны, потерями в резисторах можно пренебречь. Тем не менее из 3.3 известно, что такие потери несколько увеличивают спад плоской части импульса тока нагрузки.

Для оценки влияния на форму импульса тока нагрузки величины используем метод переноса источников напряжения через узлы цепей и преобразуем схему, приведенную на рис. 4.21, в схему, изображенную на рис. 4.22. Как следует из этой схемы, значение начального напряжения заряда ячеек ОИЛВ пропорционально уменьшается с ростом номера ячей­ки, т. е. . Это несколько изменяет эпюр начальных напряжений заряда ОИЛВ и, как будет показано далее, также приводит к некоторому спаду плоской части импульса.

Рис. 4.22

У полупроводниковых вентилей значение обычно составляет порядка 1 В. При напряжениях начального заряда в сотни вольт и больше это несущественно даже при сравнительно большом числе ячеек ОИЛВ, но должно учитываться при использовании газонаполненных или вакуумных вентилей. Обычно выбор полупроводниковых вентилей производится по значению допустимого рабочего напряжения U_раб и значению среднего то­ка I_ср. Для k-го вентиля ОИЛВ его средний ток

,

а рабочее напряжение может быть принято равным напряжению заряда линии: U_раб = U_л. Тем не менее выбор вентилей по среднему току в силовой импульсной технике не всегда оправдан, так как при генерировании импульсов тока большой амплитуды в режиме одиночных импульсов средний ток нагрузки мал, а амплитуда импульса тока велика. В этом случае вентили надо выбирать, исходя из максимальных значений тока нагрузки, учитывая способность вентилей конкретного вида выдерживать кратковременные перегрузки по току. Для газонаполненных вентилей задаются такие основные параметры, как амплитуда напряжения анода, ток анода в импульсе, среднее значение тока анода, допустимая длительность импульса и максимальная рабочая частота. У этих вентилей отношение амплитудных и средних значений тока анода отличаются на два – три порядка. Полупроводниковые полууправляемые вентили (тиристоры) в отличие от газонаполненных вентилей допускают трех-пятикратное превышение амплитуды импульса тока над его средним значением при соответственном снижении среднего тока вентиля. Но эти вентили способны коммутировать импульсы только сравнительно большой длительности (десятки и более микросекунд), существенно превышающей время их включения. При этом необходимо следить, чтобы скорость нарастания анодного тока тиристоров не превышала допустимых паспортных значений.