[ УДК 621.372.5
КОМПЛЕКС АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ
ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МАТЕРИАЛЫ ИМПУЛЬСНОГО РАЗРЯДА
В ГАЗОВЫХ И ЖИДКОСТНЫХ СРЕДАХ
В.П. Гольченко, С.Г. Боев, В.О. Гамов
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
Разработан прибор с возможностью широкодиапазонной регуляции периода и длительности импульса.
Измерительный комплекс позволяет с высокой точностью регистрировать и протоколировать данные.
батареи ограничены резисторами R1 и R2 (рис. 2).
ВВЕДЕНИЕ
Преобразование высоковольтного постоянного тока В практике физического эксперимента часто в импульсный осуществляется с помощью возникает потребность в источнике питания, электронного ключа.генерирующего импульсы с заданной скважностью Для измерения импульсных тока и напряжения и частотой следования. Разработка прибора применен двухканальный цифровой запоминающий возникла в связи с необходимостью подобрать осциллограф Rigol серии DS5000. Измерение режим тока при изучении поведения 222Rn в импульсного тока осуществляется с помощью электрическом разряде в различных газах [1]. В датчиков тока LEM на основе эффекта Холла. Для соответствии c этим источник тока должен согласования уровней между высоковольтной обеспечивать устойчивость тлеющего разряда в частью и измерительным прибором применен среде дейтерия и водорода при давлении резистивный делитель напряжения с 1000…1300 Па.
коэффициентом деления 1:500.
Важными качествами источника должны быть Оцифрованные сигналы с осциллографа надежность в работе и возможность быстрой поступают на ПК для дальнейшей обработки в перестройки импульсного источника на новые прикладных программах.
параметры работы. Амплитуда импульса 300…1500 В. Длительность импульса 10…100 мкс. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИСТОЧНИК Частота 0,5…100 кГц. Напряжение разряда до ПИТАНИЯ 1200 В, мощность в импульсе 0,4…0,5 кВт.
Источник питания состоит из: повышающего Вся установка состоит из высоковольтного высоковольтного трансформатора (Т1), источника постоянного тока, коммутатора, выпрямителя (VD1), П-образного LC-фильтра (C1, преобразовывающего постоянный ток в L1, C2), накопительной конденсаторной батареи импульсный, измерительного тракта и (C3) и ограничительных резисторов (R1, R2) (см.
экспериментальной камеры (рис. 1).
рис. 2). В качестве выпрямителя использован интегральный выпрямительный мост 36MT160PBF.
Для уменьшения паразитной индуктивности, влияющей на форму и параметры импульса, используются резисторы типа ТВО 40, имеющие малую индуктивность. Резисторы R1 и R выбираются из следующих правил: R1 ограничивает ток заряда конденсаторной батареи, исходя из параметров выпрямителя. R2 ограничивает максимальный ток, протекающий через силовой Рис. 1. Структурная схема экспериментальной транзистор.
установки.
А: высоковольтный источник питания (1), накопительная конденсаторная батарея (2);
Б: регулирующие элементы частоты и скважности импульса (3), генератор импульсов (4), ключевой элемент (5);
В: делитель напряжения (6), датчик тока (7), цифровой осциллограф (8), ЭВМ (9); Рис. 2. Схема источника питания Г: экспериментальная камера (10)
ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР
Высоковольтный источник питания построен поПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ
стандартной схеме (высоковольтный трансфорГенератор (рис. 3) построен на базе матор, высоковольтный выпрямитель, LC–фильтр).интегрального таймера NE555 (КР1006ВИ1) [1, 2], Для накопления электрической энергии применяется работающего в режиме мультивибратора.
батарея конденсаторов. Токи заряда и разряда ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2010. №1.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (95), с. 165-168.
Переключателями SA1-SA3 выбираются позволяющая быстро зарядить и разрядить диапазоны частот. Переменные резисторы R1 и R2 емкостную структуру изолированного затвора позволяют плавно регулировать частоту и IGBT-транзистора. Сигнал от генератора к схеме длительность импульсов. управления ключевым транзистором передается через оптронную гальваническую развязку [5].
Драйвер задерживает сигналы включения и выключения не более 0,6 мкс при напряжении гальванической развязки между цепями не менее 2500 В.
Входной импульсный сигнал напряжением 5 В Рис. 3. Принципиальная электрическая схема Стабилитрон VD1 фиксирует напряжение 4,7 В на генератора прямоугольных импульсов затворе, что позволяет надежнее закрывать IGBTтранзистор. Диоды VD2—VD3 защищают от Генератор позволяет создавать импульсную последовательность в широких пределах частоты и
КЛЮЧЕВАЯ СХЕМА
Ключевая схема представляет собой мощный IGBT-транзистор [3] (биполярный транзистор с изолированным затвором, позволяющий управлять мощным высоковольтным сигналом). Для управления затвором ключевого транзистора служит схема управления (драйвер) [4], Рис. 4. Принципиальная электрическая схема электронного ключаИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАКТ
Измерительный тракт состоит из цифрового двухканального запоминающего осциллографа с делителем напряжения и датчика тока. Резистивный делитель напряжения с коэффициентом деления 1:500 рассчитан на напряжение 2 кВ.Датчик тока, основанный на эффекте Холла [8], позволяет измерять мгновенные значения тока, преобразованные им в напряжение (рис. 5).
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРОБОВАНИЯ
ИСТОЧНИКА
Рис. 5. Вольт-амперные характеристики Информация может быть записана как в цифровом виде (для обработки в прикладных программах), так и в виде осциллограммы.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.Ф. Зеленский, Р.Ф. Поляшенко, Г.П. Опале- простого к сложному. М.: СОЛОН-Пресс, 2005, В.П. Гольченко. Радоновый эффект в работах с 5. 2,5 Amp Output Carrent IGBT Gate Drive газовым разрядом // Труды 18 Международной Optocoupler, конференции по физике радиационных явлений и http://www.avagotech.com/docs/AV02-0161EN.радиационному материаловедению, 8-13 сентября 6. Complementary power Darlington transistor 2. General-purppose bipolar timers NE555-SA555- htm.
http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/21 http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/8/5/E/ 3. Insulated gate bipolar transistor with ultrafast soft 8. Current transducer info/datasheets/data/irgp20b120ud-e.pdf.
КОМПЛЕКС АПАРАТНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ВИВЧЕННЯ ДІЇ НА МАТЕРІАЛИ
ІМПУЛЬСНОГО РОЗРЯДУ В ГАЗОВИХ ТА РІДИННИХ СЕРЕДОВИЩАХ
Розроблено прилад з можливістю широкодіапазонного регулювання періоду й тривалості імпульсу.Вимірювальний комплекс дозволяє з високою точністю реєструвати й протоколювати дані.
COMPLEX HARDWARE FOR MATERIAL EXPLOSURE OF PULSED DISCHARGE IN GAS
AND LIQUID MEDIA
A device with the possibility of wide-range adjustment period and pulse duration is developed. Measuring complex allows the accurate recording and data logging.
«