Принцип действия каскадных схем (схем умножения) основан на том, что на нагрузку разряжаются последовательно включённые конденсаторы, каждый из которых заряжен от выпрямителя до сравнительно небольшого напряжения.
На рисунке 16.10 показана упрощённая принципиальная схема двух первых ступеней простейшего каскадного выпрямителя. К первой ступени относятся конденсаторы С1, С2 и вентили VI, V2, ко второй — конденсаторы С3, С4 и вентили V3, V4. В схеме не показана нагрузка, которую обычно присоединяют параллельно конденсаторам нижней части схемы (при наличии одной ступени — к точкам 2 и 4, при наличии двух ступеней — к точкам 2 и 6 и т. д.).
Пусть в начальный момент времени э.д.с. вторичной обмотки трансформатора направлена от точки 1 к точке 2. Тогда конденсатор С1 заряжается через открытый вентиль V1 до амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора U2m. Когда направление э.д.с. вторичной обмотки изменится, будет заряжаться конденсатор С2 по цепи: точка 1, конденсатор С1, вентиль V2, конденсатор С2, точка 2 вторичной обмотки трансформатора. Поскольку в это время конденсатор С1 и вторичная обмотка трансформатора оказываются включёнными последовательно, конденсатор С2 заряжается до напряжения Uc2≈U2m+Uc1≈2U2m. В следующий полупериод заряжается конденсатор С3 по цепи: точка 2, конденсатор С2, вентиль V3, конденсатор С3, конденсаторС1, точка 1 вторичной обмотки. Конденсатор С3 заряжается до напряжения Uc3≈U2m+Uc2-Uc1≈U2m+2U2m-U2m=2U2m.
Рассуждая аналогично, можно показать, что при очередном изменении полярности э. д. с. вторичной обмотки зарядится уже конденсатор С4 до напряжения Uc4≈2U2m. В установившемся режиме суммарное напряжение на выходе схемы (между точками 2 и 6) Uвых=Uc2+Uc4≈4U2m. В общем случае выходное напряжение каскадной схемы Uвых≈2nU2m, где п — число ступеней каскада.
Преимущество каскадных схем (схем умножения) заключается в том, что они позволяют получить на выходе достаточно высокое напряжение при использовании вентилей с относительно низким допустимым обратным напряжением и трансформатора со сравнительно малыми (из-за уменьшенного коэффициента трансформации) габаритами и массой. Основной недостаток этих схем, усугубляющийся с ростом числа ступеней,— значительное снижение выпрямленного напряжения при увеличении силы тока нагрузки.
В практике ЭИТ применяют высоковольтные источники В-140-5-2 (амплитудное значение номинального выпрямленного напряжения Uн=140 кВ, среднее значение номинальной силы выпрямленного тока Iн=5 мА, однополупериодная схема выпрямления на кенотроне), ПВС-40-6 и ПВС-60-10 (соответственно Uн=40 кВ и Iн=6 мА, Uн=60 кВ и Iн=10 мА; мостовая схема на полупроводниковых диодах); АФ-3-1 (Uн=50 кВ, номинальное сопротивление нагрузки 2500 МОм, сила тока к. з. — не более 400 мкА; каскадная схема на полупроводниковых диодах; с промежуточной частотой 400 Гц) и др.
Чтобы предотвратить возможное поражение персонала током при эксплуатации установок ЭИТ, всё высоковольтное оборудование должно быть ограждено либо поднято на безопасную высоту. Корпус установки должен быть заземлен. Установка должна иметь следующую защитную аппаратуру.
1. Ограничительный резистор, включаемый последовательно в цепь высоковольтных электродов установки для снижения до безопасного значения силы тока Iб в высоковольтной цепи в случае прикосновения человека к электродам, а также при коротком замыкании. В качестве ограничительного используют один или несколько последовательно соединённых высоковольтных резисторов, например типа КЭВ. Сопротивление ограничительного резистора находят из условия
,
(16.27) где U — высокое
выпрямленное напряжение источника питания; RТ — сопротивление
тела человека, принимаемое обычно равным 1000 Ом. Значение Iб можно брать равным 5
мА.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.