Что такое sos генератор

Что такое sos генератор

SOS-генераторы

На основе SOS-диодов разработана серия частотных генераторов наносекундного диапазона [16, 21, 22, 27, 30], предназначенных для проведения экспериментов в различных областях электрофизики. Основой схемного решения генераторов служит рассмотренный выше подход, при котором энергия, необходимая для формирования импульса, предварительно накапливается в тиристорном зарядном устройстве ТЗУ и затем сжимается во времени с помощью магнитного компрессора МК. Прерыватель тока на основе SOS-диодов выполняет функцию оконечного усилителя мощности, формируя на выходе генератора наносекундный импульс. Отсутствие в генераторах газоразрядных коммутаторов снимает принципиальное ограничение по частоте следования импульсов. В продолжительном режиме работы частота ограничена тепловыми нагрузками на элементы генератора, в первую очередь на сердечники магнитных ключей, а при кратковременном включении генератора в режиме пачки импульсов — частотными возможностями ТЗУ, т.е. временем восстановления тиристоров и временем заряда первичного накопителя. Режим пачки импульсов, когда генератор работает в течение времени от десятков секунд до нескольких минут с частотой и выходной мощностью, в несколько раз превышающей номинальную, важен как для некоторых технологических применений, так и для отработки и моделирования новых технологий в лабораторных условиях. Исходя из этого при разработке генераторов с целью более полного использования частотных возможностей подхода ТЗУ проектируется исходя из требования минимального времени накопления энергии, а выбор элементов генератора основывается также и на результатах расчета их адиабатического разогрева в режиме пачки импульсов. Разработанные генераторы позволяют от 5 до 10 раз увеличивать номинальную частоту следования импульсов и выходную мощность в режиме пачки длительностью от 30 до 60 секунд.

Генератор SM-1N

На рис. 8 показан внешний вид а в Таблице II приведены параметры генератора SM-1N, позволяющего на активной нагрузке 200 — 300 Ом получать импульсы амплитудой до 250 кВ длительностью около 24 нс. Генератор работает постоянно с частотой следования импульсов 100 Гц и с частотой 1000 Гц в 30-секундной пачке. Выходная мощность в пачке достигает 8 кВт. Прерыватель тока содержит 2 параллельных ветви по 3 последовательно соединенных SOS-диода. Время обрыва тока около 3 нс. Фронт импульса выходного напряжения определяется временем заряда емкости выходного узла током индуктивного накопителя и составляет 10 — 12 нс.

На рис. 9 показаны элементы высоковольтного модуля, размещаемые в баке с трансформаторным маслом. Генератор работал также в составе сверхширокополосного излучателя в качестве источника для быстрой зарядки емкостного накопителя с частотой следования импульсов 1000 Гц. При этом время заряда конденсатора нагрузки емкостью 360 пФ до напряжения 200 кВ составляло 30 нс.

Таблица II. Параметры генератора SM-1N.

Параметр	Значение
Напряжение импульса	200 — 250 кВ
Импульсный ток	1 — 1,4 кА
Длительность импульса	20 — 30 нс
Энергия импульса	5 — 8 Дж
Частота след. импульсов (постоянно)	100 Гц
Частота след. импульсов в пачке (30 секунд)	1000 Гц
К.п.д.	40 — 50 %
Входное напряжение	3х380 В
Система охлаждения	воздушная
Прерыватель тока	2 пар. ветви по 3 послед. SOS-диода
Габариты	0,7 х 0,5 х 0,3 м 3
Масса	85 кг

Генератор SM-2N

Генератор SM-2N (см. рис. 10 и Таблицу III) первоначально был разработан с целью исследования характеристик SOS-диодов при частоте следования импульсов до 5 кГц. В последствии генераторы этого типа использовались в экспериментах по изучению стримерного коронного разряда и пробоя жидких диэлектриков. Генератор содержит 2 последовательно соединенных SOS-диода с рабочим напряжением 100 кВ каждый. Благодаря использованию индуктивного накопителя и прерывателя тока генераторы позволяют в широком пределе регулировать амплитуду выходного импульса путем изменения величины сопротивления, шунтирующего выход генератора. Диапазон регулировки выходного напряжения для генератора SM-2N составляет 20 — 200 кВ. При этом максимальная и минимальная величина энергии, вводимой в нагрузку в этом диапазоне регулировки, отличаются друг от друга в 6 раз. При использовании емкостного накопителя с таким диапазоном регулировки напряжения разница в энергии импульса составляла бы 2 порядка.

Таблица III. Параметры генератора SM-2N.

Генератор SM-3N

Генератор SM-3N имеет полностью водяную систему охлаждения и работает с частотой 300 Гц постоянно при мощности до 3 кВт и 2 кГц в 30-секундной пачке с выходной мощностью до 16 кВт. Внешний вид устройства показан на рис. 11, а в Таблице IV приведены его основные характеристики.

На рис. 12 приведена типичная осциллограмма обратного тока через SOS-диоды прерывателя. Амплитуда обрываемого тока — 2,2 кА; время обрыва — 4 нс.

Генератор S-5N

Мы также разработали наносекундный генератор S-5N, который является самым мощным генератором, разработанным на основе SOS-подхода (см. Таблицу V) [30]. При внешнем нагрузочном импедансе от 100 Ом до 1 кОм он развивает напряжение в диапазоне от 400 кВ до 1 МВ при токе от 1 до 3 кА. При импульсной мощности в диапазоне 1 — 1.6 ГВт и длительности импульса от 40 до 60 нс энергия выходного импульса составляет 40 — 65 Дж. Генератор работает постоянно с частотой следования импульсов 300 Гц. В пачке длительностью 3 минуты генератор работает с частотой 500 Гц. Средняя выходная мощность при частоте 500 Гц составляет 30-35 кВт. Система охлаждения элементов проточной водой имеет расход 15 литров в минуту. Длина генератора — 3.5 метра, масса вместе с трансформаторным маслом — около 2.5 тонн.

Внешний вид генератора приведен на рис. 13.

Рис. 14 демонстрирует один блок полупроводникового прерывателя тока. Блок имеет рабочее напряжение 1.2 МВ и обрывает ток величиной до 4 кА. Длина блока — 400 мм, масса — 5 кГ. Блок содержит 20 SOS-диодов: 10 последовательно и 2 параллельно. В зависимости от величины индуктивности накопителя в генераторе устанавливается 1 или 2 таких блока параллельно. SOS-диод, входящий в состав блока, содержит 128 последовательно соединенных полупроводниковых структур, площадью 0.25 см 2 . Структуры имеют охладители для отвода тепла в масло.

Генератор был использован в экспериментах по зажиганию стримерных коронных разрядов большого объема, которые могут найти применение в новых технологиях по очистке воздуха от вредных и токсичных примесей. В качестве примера на рис. 15 приведена фотография стримерной короны в промежутке между плоскостью и полусферой. Диаметр полусферы — 30 см. Расстояние между острой кромкой полусферы (область наиболее интенсивного свечения) и противоположной металлической плоскостью — 70 см. Параметры разряда: амплитуда напряжения — 760 кВ, полный ток разряда — 1.4 кА, импульсная мощность — 1 ГВт, длительность импульса на полувысоте — 56 нс, энергия, вводимая в разряд за 1 импульс — 45 Дж, частота следования импульсов — 500 Гц.

kapagen

Создание бестопливного генератора энергии

репликация генератор Тариэля Капанадзе

Entries by tag: генератор

Некоторое время назад на одном их СЭ-шных форумов появился некто Важа, который, судя по всему, либо видел генератор Капанадзе, либо, даже принимал участие в его создании. Так это или нет — не известно, хотя, в одном из интервью, Тариэль один раз упоминал это имя. В любом случае, то что было им сказано является крайне интересным.
Я не буду приводить все его посты, опишу только суть.

• Leave a comment
• Share
• Flag

Так как подходящего куска феррита у меня не нашлось, собрал дома всё что было, сердечники дросселей из блоков старых телевизоров, фильтры блоков питания, в общем всё, что не ушло вовремя на на помойку (и как оказалось слава богу что не ушло) далее:

Взял лист плотного картона (подошел один из рекламных буклетов в почтовом ящике, спасибо спамерам), свернул в трубку 10мм диаметр, длинной 220мм. Феррит с помощью молотка и массивной латунной пепельницы получилось превратить в порошок (на превращение с перекурами ушло дня три), который был просеян через кухонное сито для муки, максимальный размер фракций получился не более 0.5 мм. Одним словом, всё это добро было засыпано в трубку, ровно по центру протянул толстый провод, вдоль всей трубки, сам провод на всякий случай дополнительно поместил в термоусадку, трубка после тщательного простукивания и утрамбовки феррита была закрыта прокладками и залита парафином с двух сторон. Намотал две катушки, мотал бифилярным способом, последовательно, соотношение первички и вторички на вскидку взял 1:20 и сверху всего этого добра высоковольтный автомобильный провод 7 витков который соединён с центральным (сквозь феррит) на землю.

На первичку подавал переменку 12В ток 1,5А (понижающий трансформатор 220/12 после которого два транзистора два конденсатора две пары сопротивлений по схеме электронного ключа открываются около пика фазы питания, номиналы подбирал экспериментально, пришлось таким образом заменить генератор прямоугольных импульсов), на выхлопе вторички получил около 190-230В (тестер к сожалению цифровой стабильно не показывал) при нагрузке напряжение просаживало до 130-170В (нагрузка лампа накаливания 220В/75Вт) ток вторички 0,1 — 0,15А нить лампы едва краснела, и то заметно только в потёмках.

Далее искрил куда только можно и как возможно, опишу лишь положительный результат.

Высокое добывается ТВС 110ПЦ15 с первичкой 10 витков проводом сечения около 1.5-2 квадрата лакированный (марку провода не знаю) блокинг-генератор одно-плечевой (один транзистор один конденсатор два резистора 5 витков вокруг первички обратная связь, думаю кто в теме поймёт что это за схема)

Сразу скажу, тупо искрение непрерывной искрой ВВ ВЧ на всевозможные выводы ни к чему не приводят(эффект незначительный), результат наблюдался лишь в случаях когда питание блокинг-генератора было подключено через автомобильное реле, управление которого в свою очередь было подключено к переменке 12В, что питало первичную катушку генератора (надеюсь понимаете о чём я, на всякий случай поясню: пик фазы переменного тока в первичке включал реле, питая блокинг-генератор и вырабатывая высокое высокочастотное напряжение. Далее спад фазы отключает питание высокого, при следующем нарастании тока цикл повторяется)

Самый яркий эффект наблюдался при подаче высокого на внешнюю катушку из высоковольтного провода(7 витков), которая далее подключена через центр феррита на землю(холодный провод ТВС тоже прямо в землю)

Что происходило: отмечалось падение тока на первичке(незначительно), и в разы увеличивался на вторичке,(у меня перегорела лампа, пришлось подключать нагрузку в виде спирального обогревателя мощностью 1,8 КВт для дальнейших замеров) ток вторички значительно подлетал, прирост энергии порядка 400-700% (такие цифры исходя из тока питания первички и что получал на вторичке)игрался пока из-за перегрева не коротнулавторичка.

Для себя убедился экспериментально, что установка нашего грузинского коллеги не развод, и не фокус (как я думал изначально), по непонятным для меня пока причинам эффект прироста энергии имеет место быть , теперь главное всё отточить и довести до ума.

Собрать генератор прямоугольных импульсов, за основу возьму схему преобразователя 12/220 автомобильного с переделанным трансформатором 12/12 вместо 12/220. Далее вместо реле питания цепи генерации высокого напряжения планирую поставить ключ на транзисторе с регулируемой задержкой, экспериментально подобрать момент срабатывания. Питать генератор прямоугольных импульсов планирую через понижающий трансформатор, который в свою очередь будет питаться от вторички. Таким образом цепь питания замкнется.

Да чуть не забыл: очень важен зазор разрядника, у меня максимальный эффект наблюдался примерно при 0.5 — 1мм. поверхностью для разряда я использовал контакты из автомоб. реле припаянные на концах болтиков. Обычный провод быстро обгорает, меняя характеристики разряда, что в целом очень негативно сказывается на работе установки.

За основу я не брал ни чьих схем, всё рождалось экспериментально. Чего и Всем советую.

У меня к сожалению без феррита эффект получался незначительный (но всё же он был, что не исключает работу генератора без сердечников).

научная статья по теме НАНОСЕКУНДНЫЙ SOS-ГЕНЕРАТОР С ЧАСТОТОЙ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ 20 кГц Физика

Цена:

Авторы работы:

СЛОВИКОВСКИЙ Б. Г.

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «НАНОСЕКУНДНЫЙ SOS-ГЕНЕРАТОР С ЧАСТОТОЙ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ 20 кГц»

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2010, № 6, с. 62-67

НАНОСЕКУНДНЫЙ 808-ГЕНЕРАТОР С ЧАСТОТОЙ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ 20 кГц

© 2010 г. П. В. Васильев, С. К. Любутин, М. С. Педос, А. В. Пономарев, С. Н. Рукин, Б. Г. Словиковский, С. П. Тимошенков, С. О. Чолах

Институт электрофизики УрО РАН Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106 Поступила в редакцию 15.06.2010 г.

Описан наносекундный $0$-генератор с частотой следования импульсов 20 кГц в постоянном режиме работы и 100 кГц в режиме пачки импульсов. Генератор содержит низковольтный модуль с первичным емкостным накопителем и транзисторным ключом и высоковольтный модуль с магнитным компрессором и полупроводниковым прерывателем тока ($0$-диодом). На внешней нагрузке от 50 до 500 Ом генератор формирует импульсы амплитудой от 40 до 100 кВ с пиковой мощностью 20—30 МВт и длительностью 10—14 нс. Выходная средняя мощность в постоянном режиме работы составляет 5 кВт. Описаны электрическая схема, принцип работы и конструкция элементов генератора, приведены результаты испытаний.

Традиционная схема 808-генератора содержит первичный накопитель энергии с тиристор-ным коммутатором, магнитный компрессор и собственно полупроводниковый прерыватель тока на 808-диодах [1, 2]. Использование тиристоров в качестве первичных коммутаторов энергии ограничивает частоту следования импульсов / устройства в целом. Поскольку для надежного запирания тиристора требуется время около 50— 100 мкс, то с учетом последующего времени заряда первичного накопителя максимально возможная частота следования импульсов генератора не превышает 5—10 кГц.

С другой стороны, существуют области применения наносекундных импульсных генераторов с выходным напряжением в десятки киловольт, где при относительно небольших значениях энергии импульса,

0.1—1 Дж, требуются частоты повторения в десятки килогерц. В частности, это относится к системам питания лазеров и мощных с.в.ч.-приборов, а также к мощным генераторам сверхширокополосного излучения.

В настоящей работе описан генератор, в котором в качестве первичного коммутатора энергии используются быстродействующие ЮБТ-тран-зисторы, не требующие дополнительного времени для перехода в блокирующее состояние. Максимальная частота следования импульсов в этом случае определяется суммой времени заряда и разряда первичного накопителя.

СХЕМА И КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕНЕРАТОРА

Электрическая схема силовой части генератора приведена на рис. 1. Схема содержит транзисторный модуль ТМ, расположенный в воздушной части корпуса, и высоковольтный модуль ВМ, элементы которого помещены в металлический бак с трансформаторным маслом. В состав схемы генератора также входят система контроля и управления транзисторными ключами и выносной пульт управления [3]. Питание генератора осуществляется от трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением 380 В, которое после мостового выпрямителя заряжает конденсаторы фильтра С0 до напряжения

540 В. Начальное напряжение на накопительном конденсаторе С1 составляет 1.1 кВ (запасенная энергия

1 Дж) и поддерживается маломощным источником питания (на рис. 1 не показан). В исходном состоянии транзисторный ключ Т0 находится в замкнутом состоянии, а ключи Т1 и Т2 разомкнуты.

При включении транзистора Т2 импульсом управления энергия конденсатора С1 через импульсный трансформатор Тр передается в конденсаторы высоковольтного модуля С2 и С3. Амплитуда тока разряда С1 составляет 2.2 кА, время разряда — около 1.2 мкс. В момент, когда разрядный ток близок к нулю, транзистор Т2 выключается, а транзистор Т1 включается, и начинается процесс заряда конденсатора С1. Конденсатор С1 заряжается в резонансном режиме до исходного напряжения

1.1 кВ от конденсаторов С0 через транзисторные ключи Т0 и Т1, зарядный диод Д2, зарядный дроссель и первичную обмотку

Рис. 1. Электрическая схема генератора. ТМ — транзисторный модуль; ВМ — высоковольтный модуль; С0 — К50-17-300 В-8000 мкФ (48 параллельно и 2 последовательно); С1 — К78-2-1000 В-0.047 мкФ (70 параллельно и 2 последовательно); С2 и С3 — КВИ-3-1000 пФ-16 кВ (по 2 параллельно и 4 последовательно); С4 — КВИ-3-470 пФ-20 кВ (2 параллельно и 4 последовательно); Т0 и Т1 — IRG4PH50UD (по 7 параллельно); Т2 — IRG4PH50UD (30 параллельно и 2 последовательно); Д0 — HFA30PB120 (8 параллельно); Д1 и Д2 — ОТА30РБ120 (по 16 параллельно); Д3 — HFA30PB120 (10 параллельно и 2 последовательно); Тр — трансформатор М1000НН К125 х 80 х 12 (3 кольца, м>1 = 1, к2 = 43); — М1000НН К125 х 80 х 12 (5 колец, к = 13); МБ2 — М1000НН К125 х 80 х 12 (5 колец, к = 4); = 3 мкГн; Ь2 = 1 мкГн.

Сила в импульсе

Как отмечал академик Игорь Грехов, руководитель отделения твёрдотельной электроники Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН, в развитых странах вместо трансформаторов широко используются высокоэффективные полупроводниковые преобразователи, через которые проходит свыше 60% вырабатываемой электроэнергии. В России же — вдвое меньше. Грубые оценки показывают, что, доведя этот показатель до мирового уровня, мы сможем экономить больше энергии, чем даёт, например, вся отечественная атомная энергетика.

Около 60% общего потребления электроэнергии приходится на электропривод, перевод которого с нерегулируемого на регулируемый с помощью полупроводниковых преобразователей частоты позволяет экономить в среднем более 25% электроэнергии. На транспорте регулируемый привод с рекуперацией энергии в сеть при торможении даёт примерно 30-процентную экономию. Значительную экономию также обеспечивают полупроводниковые статические компенсаторы реактивной мощности для линий электропередач.

Современные силовые кремниевые приборы можно условно разделить на две большие группы. Первая группа, применяемая в настоящее время в основном в преобразователях больших мощностей (от единиц мегаватт и выше), — это мощные диоды и тиристоры, а также запираемые тиристоры и их модификации. Приборы второй группы — менее мощные, но более быстрые полевые и биполярно-полевые транзисторы (MOSFET и IGBT). Они представляют собой, по сути, силовые интегральные схемы из сотен тысяч элементарных транзисторных ячеек на одном кремниевом кристалле, изготовляемом с применением современных микроэлектронных технологий.

В СССР силовое полупроводниковое приборостроение как отрасль электротехнической промышленности было создано в 1960-1970-е годы. Основные приборы того времени — силовые диоды и тиристоры — по параметрам соответствовали мировому уровню, а их стоимость (во многом благодаря эффективной технологии) была примерно втрое ниже мировой. Производство на пяти специализированных заводах полностью обеспечивало потребности промышленности. В середине 1970 гг. отрасль начала отставать от мирового уровня. В 1990-х, когда в мировой силовой электронике произошли революционные изменения, связанные с началом массового производства мощных полевых и биполярно-полевых транзисторов, отставание стало катастрофическим. В «смутные» 1990-е России было не до развития передовых технологий, в результате чего мы сейчас не имеем собственного производства самых массовых приборов силовой электроники.

На переднем крае

Иная ситуация сложилась в сфере импульсной силовой электроники. Конечно, по объёмам преобразования вырабатываемой электроэнергии эта сфера ничем особенным не выделяется, но она принципиально важна для многих новых промышленных и оборонных технологий, а также для ряда базовых направлений физических исследований, таких, например, как термоядерный синтез с инерциальным удержанием плазмы. Там требуются импульсы мощностью от десятков мегаватт до десятков гигаватт и более со временем нарастания от десятков пикосекунд до десятков микросекунд.

Возможность генерации субнаносекундных импульсов большой мощности с помощью ударно-ионизационных волн в полупроводниках была впервые обнаружена в ФТИ им. Иоффе. Учёные института выяснили, что процесс ударной ионизации кремния приводит к образованию у -перехода узкой области электронно-дырочной плазмы высокой концентрации. Ионизационный фронт пробегает всю базовую область диода, от чего напряжение на нём падает, а ток в цепи резко возрастает. Скорость движения фронта обычно в 3-5 раз превышает предельно возможную скорость движения электронов в кремнии, что и делает возможным сверхбыстрое (субнаносекундное) переключение диода.

Аналогичные процессы протекают в более сложных тиристорных структурах. Например, прибор, названный динистором с быстрой ионизацией, на сегодня — самый эффективный нано- и субнаносекундный переключатель, на основе которого выпускаются экспортируемые практически во все развитые страны мощные генераторы импульсов для многих отраслей науки и техники. На основе таких генераторов в Институте теплофизики экстремальных состояний ОИВТ РАН построены, например, фазированные решётки из сверхмощных электромагнитных излучателей с пиковой мощностью в сотни мегаватт.

Моментально размыкать

Приборы, о которых до сих пор шла речь, обычно используются как замыкатели в системах с ёмкостными накопителями. В системах с индуктивным накоплением энергии мощные наносекундные импульсы генерируются с помощью быстрых размыкателей тока. Современные мощные наносекундные полупроводниковые размыкатели базируются на двух явлениях, открытых в академических институтах России: эффекте сверхбыстрого восстановления мощного диода (ФТИ им. Иоффе) и так называемом SOS-эффекте (Институт электрофизики УрО РАН).

В контурах с индуктивным характером нагрузки при переключении тока через силовые полупроводниковые диоды с прямого направления на обратное на них возникают перенапряжения, связанные с тем, что при восстановлении диода длительность спада обратного тока в определённых условиях может быть меньше длительности фазы высокой обратной проводимости. Для традиционного применения диодов в качестве выпрямителей переменного тока этот эффект нежелателен, поскольку он снижает надёжность работы диода и других элементов электрической схемы. Неудивительно, что разработано множество способов подавления этого эффекта.

Учёные-исследователи из ИЭФ УрО РАН задались противоположным вопросом: нельзя ли, наоборот, усилить этот эффект — например, для того, чтобы использовать высоковольтные полупроводниковые диоды в качестве прерывателей тока в мощных импульсных системах с индуктивным накопителем энергии? Эксперименты показали, что при определённом сочетании плотностей прямого и обратного тока и определённом времени его протекания через полупроводниковую структуру время спада обратного тока уменьшается до десятков и единиц наносекунд. Характерные значения плотности тока, протекающего через полупроводниковую структуру, при этом составляют десятки кА/см 2 . Обнаруженное таким образом явление наносекундного обрыва сверхплотных токов в полупроводниках получило название SOS-эффекта (Semiconductor Opening Switch).

Работает плазма

SOS-эффект предоставил конструкторам импульсной техники качественно новый способ коммутации тока в полупроводниковых приборах. Его основное отличие от традиционных состоит в том, что процесс обрыва тока развивается не в низколегированной базе структуры, как в других приборах, а в её узких высоколегированных областях. База и -переход структуры при этом остаются заполненными плотной избыточной электронно-дырочной плазмой, концентрация которой примерно на два порядка превышает ту, которую даёт исходный уровень легирования полупроводника. Эти два обстоятельства и приводят к сочетанию таких важных факторов, как высокая плотность обрываемого тока и наносекундное время его отключения.

Другая очень важная особенность SOS-эффекта — на стадии обрыва тока напряжение автоматически равномерно распределяется по последовательно соединённым структурам (полупроводниковым приборам). Это даёт возможность создавать прерыватели тока с напряжением мегавольтного уровня путём простого последовательного соединения структур без использования внешних делителей напряжения. Механизм равномерного распределения напряжения связан с процессами интенсивного лавинного размножения носителей в узкой области высокого электрического поля в структуре на стадии отключения тока. В структурах, где по тем или иным причинам электрическое поле превысило среднее значение, происходит очень быстрая (десятые доли наносекунды) наработка добавочной плазмы за счёт ударной ионизации. Увеличение концентрации плазмы приводит к снижению величины электрического поля и выравниванию напряжения по структурам.

Благодаря перечисленным особенностям SOS-эффекта уже через два-три года после его обнаружения учёные смогли разработать мощные наносекундные генераторы с рекордными для полупроводниковых коммутаторов параметрами. На его основе были созданы эффективные, надёжные и недорогие генераторы наносекундных импульсов с мощностью в импульсе более гигаватта при напряжении 1 МВ.

От простого к сложному

Микросекундная коммутация очень больших токов, в сотни тысяч и даже миллионы ампер, полупроводниковыми приборами стала возможной после создания в ФТИ РАН реверсивно включаемого динистора (РВД). Это прибор тиристорного типа, полупроводниковая структура которого состоит из нескольких десятков тысяч чередующихся тиристорных и транзисторных секций с общим коллектором. РВД на основе кремниевой пластины диаметром 140 мм, может коммутировать ток около 1 млн ампер.

Что такое sos генератор

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua

сделано в Украине

Устройство SOS

Бывает, что пожилые и больные люди долгое время остаются одни без присмотра. В это время может произойти резкое ухудшение их самочувствия, вплоть до того, что они оказываются не в состоянии набрать номер телефона «скорой помощи», вообще — позвать кого-нибудь на помощь.

Помочь больным, оказавшимся в экстремальной ситуации, может предложенное ниже устройство, названное «SOS» в связи с его назначением.

В состав устройства «SOS» входят: тревожная не западающая кнопка, смонтированная в помещении больного так, чтобы он без усилий мог дотянуться до кнопки и однократно нажать на нее; функциональные узлы — таймер и генератор тревожного сигнала с выходом на громкоговоритель, смонтированные в помещении, где есть люди, которые смогут по тревожному сигналу быстро прийти на помощь больному (квартира родственников или знакомых больного, лестничная площадка).

Тревожная кнопка двухпроводной линией соединена с таймером. Достаточно больному нажать на тревожную кнопку, как таймер на определенное время (2. 4 мин) включит генератор, и в течение этого времени тревожный сигнал будет воспроизводиться громкоговорителем. Сигнал может быть воспроизведен повторно неоднократным нажатием кнопки.

Принципиальная схема «SOS» приведена на рис. 1.

Устройство собрано всего на трех ИМС (DD1 К561ЛЕ5, DD2 К176ИЕ5, DD3 К561ИЕ16). Элементы DD1.1 и DD1.2 образуют RS-триггер, а DD1.3 и DD1.4 — генератор тревожного сигнала.

При разомкнутой тревожной кнопке SB1 на выходе 3DD1.1 присутствует логическая 1 (высокий уровень напряжения). Этот сигнал, действуя на входы R ИМС DD2 и DD3, устанавливает на их выходах соответственно 15(5) и 26(6), 27(13), 28(12), логический 0 (низкий уровень напряжения)

Сигнал с уровнем 1 с выхода 3 DD1.1 через диод VD1 поступает на входы 8, 9 DD1.3, предотвращая генерацию тревожного сигнала. При этом на выходе 11 DD1.4 устанавливается логическая 1, транзистор VT1 оказывается в режиме отсечки и ток в его коллекторной цепи практически отсутствует. Так что при разомкнутой кнопке SB 1 ток от батареи GB1 напряжением 9 В расходуется только на питание ИМС. Ввиду незначительности этого тока включатель питания устройства отсутствует.

При однократном нажатии на кнопку SB 1 RS-триггер переходит в другое состояние и на выходе 3 DD1.1 вместо 1 появляется 0, который поступает на входы R счетчиков. С этого момента счетчики ИМС DD2 и DD3 начинают подсчитывать поступающие к ним импульсы. При этом начинает работать и генератор тревожного сигнала.

Внутренний генератор ИМС DD2 генерирует импульсную последовательность с частотой, близкой к 16384 Гц. Частота генерации определяется параметрами времязадающей цепи C3R5: емкость конденсатора C3 и сопротивление резистора R5 рассчитаны и выбраны, пользуясь рекомендациями, приведенными в статье Л. Мединского «Экономичное реле времени» в «Радио», 1988 г., № 1, с. 40-43. При указанной частоте на выходе 15(5) счетчика DD2 появляются положительные импульсы частотой около 1 Гц. Каждый импульс попадает через диод VD2 на вход 8 DD1.3 и стробирует тревожный сигнал.

Секундные импульсы подсчитываются счетчиком DD3. В качестве выходного используется вывод 27(13) счетчика DD3. При таком включении положительный импульс на выходе 27(13) появляется спустя 2 мин после нажатия кнопки SB1. Значит, сигнал тревоги будет воспроизводиться электродинамической головкой ВА1 в течение 2 мин. При использовании вывода 26(6) DD3 сигнал будет звучать всего 1 мин, при 28(12) — 4 мин. Для облегчения такого переключения на печатной плате предусмотрены до-полнительные контактные площадки.

Появившийся на включенном выходе ИМС DD3 положительный импульс через дифференцирующую цепь C2R2 поступает на вывод 6 DD1.2 и возвращает RS-триггер в исходное состояние, при котором прекращается работа счетчиков и генератора тревожного сигнала.

Эскиз печатной платы устройства приведен на рис. 2.

В устройстве использованы малогабаритные конденсаторы, резисторы МЛТ-0,125. Громкий звук воспроизводится динамическими головками 0,1 — 0,5 Вт со звуковыми катушками сопротивлением более 6-8 Ом. Громкость легко регулируется изменением сопротивления резистора R6.

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Электромагнитное оружие Введение Общие сведения Основные технологии: — Ударно-волновой излучатель (УВИ) — Рельсотрон — Электромагнитная бомба — Нелетальное. — презентация

СВЧ-оружие на защите ядерных ракет

Оружие на новых физических принципах автоматически предстаёт перед мысленным взором именно оружием. Ну, типа, лазер должен резать противника наподобие гиперболоида инженера Гарина, СВЧ-изучение – поджаривать его заживо вроде сосиски в гриле, инфразвук – сводить с ума и так далее.

На деле же новые физические принципы – на деле старые, конечно, просто нашедшие своё воплощение в системах вооружения – не заменяют снаряды и ракеты. А дополняют их. Как раз в том, что больше подходит для выполнения нужной задачи. Ведь армия не только стреляет. Она, например, ещё и обезвреживает взрывные устройства противника. И содержит для этого подразделения обученных сапёров. Каждый из которых, как известно, ошибается один раз.

И вот в русской армии появились сапёры безошибочные. А если и ошибутся, то усиленным шасси и днищу бронеавтомобиля КамАЗ «Выстрел» далеко не всякая мина серьёзно навредить сможет.

Можно ли убить микроволновкой? А разминировать – пожалуйста!

Легко ли додуматься, что СВЧ-оружие может не убивать врага неким нежданным физическим принципом, а оберегать своих солдат и машины от мин и фугасов? Когда узнаёшь о существовании таких разминирующих устройств, хлопаешь себя по лбу: ну элементарно же, Ватсон! Излучается… хм, излучение, оно воздействует на нужные объекты, те под этим воздействием меняют свои физические свойства – и, пожалуйста, мина обезврежена!

На таком принципе и работают поступившие недавно на вооружение Ракетных войск стратегического назначения (РВСН) на вооружение передовые машины дистанционного разминирования (МДР) «Листва». Они оснащены комплексом обнаружения и дистанционного уничтожения мин при помощи сверхвысокочастотного излучения, каковой комплекс позволяет на расстоянии до 100 метров в секторе 30 градусов обнаруживать мины и фугасы. И на дороге, и, что более чем ценно, исходя из опыта афганской и особенной чеченской войн, вдоль обочин. Туда как раз любят отдельные злые ребята закладывать мощнейшие фугасы из артиллерийских снарядов.

Как конкретно это происходит, военные не сообщают – секретные данные. Но можно себе представить, если вспомнить природу СВЧ-излучения. Оно же микроволновое.

Фото: Пресс-служба Министерства обороны РФ/ТАСС

Да, сразу вспоминаем о микроволновой печке на кухне. Можно ли ею убить? Если не бить ею оппонента по голове, то – вряд ли. И если бить – тоже вряд ли. А вот кусок мяса подогреть – пожалуйста. Ибо микроволновое излучение – а это просто электромагнитное излучение на длинах волн от 1 м до 1 мм – проникающее. Его частота – между 300 МГц и 300 ГГц. Соответственно, излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева нужных объектов. Не обязательно засунутых в печку. Кто в армии имел причастность к связи или близко контактировал со связистами, наверняка наслушался баек про то, как вокруг антенн их штабелями укладываются поджаренные птицы и остаётся только нагреть там же чайник, чтобы вкусно дополнить армейский рацион.

А вот в промышленности СВЧ-излучение используется для тепловой обработки металлов. А это уже ближе к минам. Как-то, видно, меняют свойства их взрывчатого вещества (ВВ). Как именно, можно реконструировать по намёку из официального релиза Минобороны: в ходе учений «Листва» обнаружила и ликвидировала все заложенные взрывные устройства на расстоянии около 70 метров. Не обезвредила! А как можно ликвидировать мину? Да подорвать её, и дело с концом!

Согласно поступившим сообщениям, машины, оснащённые «Листвою», направляются в группу сопровождения российского мобильного комплекса «Ярс». Это тот, что уже сегодня способен доставить спецбоеприпас по указанному адресу, наплевав на противоракетную оборону США. Понятно, что использование таких машин в охранении мобильных пусковых комплексов повышает их мобильность, повышает безопасность в районах базирования – на случай, если туда просочатся диверсионно-разведывательные группы противника с минами на спине.

Интересно, а что сделает такая «микроволновка» на колёсах с такими супостатами?

Впрочем, стрелять оно тоже умеет

Да, ударные СВЧ-комплексы также существуют, если верить английскому изданию Daily Star. Недавно этот таблоид заявил, что в России разрабатывают суперсекретную ракету «Алабуга», которая с помощью СВЧ-излучения способна отключать систему коммуникаций и обезвреживать технику противника в радиусе 3,5 км. И это, мол, может «выводить из строя целые армии» эффективнее ядерной бомбы.

Среди возможностей такой ракеты англичане называют «отпугивание» вражеских воздушных судов, обезвреживание ракетных боеголовок и устройств связи. Кроме того, такое оружие, по мнению британского таблоида, «блокирует автоматику заряжания танков, взрывает артиллерийские снаряды внутри орудийной башни и убивает солдат противника, скрывающихся под землёй на глубине до 100 метров, с помощью радиации».

На самом деле физический смысл использования СВЧ-оружия сводится к тому, что соответствующая пушка должна послать к цели сигнал нужной конфигурации, чтобы нарушить работу электронной аппаратуры в результате повреждений из-за вызванного выгорания цепей или компонентов бортовой электроники.

Согласно более авторитетным, нежели английские, источникам, в России действительно плотно взялись за разработку СВЧ-пушек, действующих на принципе генерирования направленного луча высокой мощности. Но покамест эта тематика находится ещё на ранних стадиях проработки, и пока что практических результатов нет. Вернее, пока проводятся стендовые испытания новых изделий в условиях лаборатории.

Очевидно, что главным ограничителем выступает необходимость получения достаточной мощности, чтобы сгенерировать луч нужной интенсивности, особенно в такой поглощающей среде как земная атмосфера.

Второй нерешённый вопрос – угроза для человека: мощное СВЧ-излучение полезно для защиты от вражеских диверсантов, но никак не для собственного лётчика.

Тем не менее уже звучат оговорки, что будущий истребитель шестого поколения такими пушками может быть уже оснащён. Тем более, что разработка средств защиты от СВЧ-пушек противника тоже ведётся не покладая рук.

И не только микроволновки

СВЧ-оружием работы над вооружением, основанном на «новых физических принципах», далеко не ограничиваются. Как уже сообщал Царьград, цитируя начальника ракетных войск и артиллерии ВС РФ генерал-лейтенанта Михаила Матвеевского, в России ведётся работа по «созданию перспективных боевых частей, в том числе разделяющихся с блоками индивидуального наведения, а также с поражающим действием на новых физических принципах».

Это, в частности, принципиально новые системы управления, средства автоматизации подготовки и пуска ракет, контроля их технического состояния, а также «самонаводящиеся и самоприцеливающиеся боевые элементы».

Это, конечно, очень туманная формулировка, призванная больше скрыть, нежели рассказать. Но по данным Царьграда, воздействие этих новых физических принципов должно сводиться к трём основным вариантам: мощное электромагнитное, при котором выходят из строя все приборы, мощное радиочастотное на биологические объекты, разрушающее межмолекулярные и молекулярные связи, а также разного рода плазменное воздействие.

Что такое последнее, можно только представить. Но ведь шаровая молния – тоже вид плазмы. Насколько она опасна внутри помещения, говорили и писали в разных изданиях так много, что нет смысла повторять.

А теперь представим, что это помещение – боевое отделение танка…

SOS-генератор ЭМИ

В Уральском отделении Института электрофизики РАН (г. Екатеринбург) разработана серия многоразовых мобильных SOS-генераторов ЭМИ, проникающая способность излучения которых намного выше, чем у магнитокумулятивных генераторов.

Известно, что при переключении силового полупроводникового диода из открытого состояния в закрытое (восстановление запираемости диода) в нем (диоде) имеет место выброс обратного тока. Эксперименты, проведенные в 1991 г. в этом институте С. Н. Рукиным и его сотрудниками, показали, что при очень больших плотностях прямого и обратного токов через полупроводниковую структуру в определенном сочетании плотностей этих токов и их длительностей время спада обратного тока уменьшается до десятков и единиц наносекунд (нс). Этот эффект наносекундного обрыва сверхплотных токов в полупроводниках позже получил название SOS-эффекта (от Semiconductor Opening Switch).

Другое важное свойство SOS-эффекта заключается в том, что стадия срыва тока характеризуется равномерным автоматическим распределением напряжения по большому числу последовательно соединенных диодов. Это дает возможность создавать прерыватели тока с напряжением мегавольтного уровня путем последовательного соединения диодов без использования внешних резистивных делителей напряжения.

В дальнейшем была разработана специальная полупроводниковая структура со сверхжестким режимом восстановления, на основе которой удалось создать высоковольтные полупроводниковые прерыватели нового класса — SOS-диоды, имеющие рабочее напряжение в сотни киловольт, ток коммутации — в десятки килоампер, время коммутации – единицы наносекунд и частоту коммутации — килогерцы. Типовая конструкция SOS-диода — это последовательная сборка элементарных диодов, взаимно стянутых диэлектрическими шпильками между двумя пластинами-электродами. На основе SOS-диодов разработана серия мощных наносекундных генераторов с рекордными для полупроводниковых коммутаторов параметрами.

Блок-схема такого генератора показана на рис. 4. Тиристорное зарядное устройство (ТЗУ) осуществляет дозированный отбор энергии от источника питания, которая затем за время 10–100 мкс при напряжении 1–2 кВ поступает на магнитный компрессор (МК). Последний сжимает энергию во времени до 300–600 нс и повышает напряжение до сотен киловольт. SOS-диод выступает в роли оконечного усилителя мощности, переводя энергию в диапазон времени 10–100 нс и повышая напряжение в 2-3 раза. Введение в состав генератора звена магнитной компрессии продиктовано необходимостью согласования параметров выходного импульса ТЗУ с параметрами импульса накачки SOS-диода. После срыва тока SOS-диодом энергия передается в нагрузку в виде короткого наносекундного импульса.

Рис. 4. Блок-схема SOS-генератора

Отсутствие в SOS-генераторах газоразрядных коммутаторов снимает принципиальные ограничения на частоту повторения импульсов. В продолжительном режиме работы эта частота ограничена тепловыми нагрузками на элементы генератора, в первую очередь на сердечники магнитных ключей, а при кратковременном включении генератора в режиме пакета импульсов – частотными возможностями ТЗУ. Режим пакета импульсов, когда генератор работает от десятков секунд до нескольких минут с частотой и выходной мощностью, в несколько раз превышающими номинальные, важен именно для перспектив боевого применения. Разработанные SOS-генераторы позволяют в 5–10 раз увеличить частоту следования импульсов и выходную мощность в режиме пакета продолжительностью от 30 до 60 секунд. Наиболее мощный среди генераторов наносекундного класса — S-5NS (рис. 5), система охлаждения которого проточной водой потребляет до 15 л/мин. Выходной импульс генератора S-5NS имеет следующие характеристики: импульсное напряжение — от 400 до 1000 кВ, импульсный ток — от 3 до 8 кА, длительность импульса — от 8 до 10 нс, пиковая мощность — 4 ГВт, частота импульсов постоянно — 300 Гц, в пачке длительностью 30 с — 1 000 Гц. Масса этого генератора 3 500 кг. Интенсивные исследования путей улучшения характеристик SOS-генераторов продолжаются. В частности, в российских научных центрах отрабатывается применение этих генераторов для питания широкополосных СВЧ-излучателей.

Рис. 5. Генератор S-5HS

Источник: nevinka-info.ru