Выполнил студент П.А. Македонов Руководитель А.Ф. Усов Дипломная работа Тема: Разработка макетного образца генератора высоковольтных импульсов по схеме импульсного трансформатора для электроимпульсного воздействия на биологические объекты Физико-технический факультет Кафедра Радиофизики и физики Земли Специальность Радиофизика и электроника Отделение очное Группа I

Цель дипломной работы: Разработка и изготовление макетного образца генератора высоковольтных импульсов по схеме импульсного трансформатора для электроимпульсного воздействия на биологические объекты. При этом ориентирами для разработки были заданы следующие параметры: амплитуда импульсов напряжения до кВ, энергия в импульсе 5-10 Дж., что обеспечивает возможность реализации большинства технологических приложений электроимпульсного обработки биологических объектов и проведения исследовательских работ, предусмотренных выполняющимся в ЦФТПЭС КНЦ РАН проектом РФФИ р_офи «Разработка макетных образцов технологических устройств и научной аппаратуры для электроимпульсного воздействия на биологические объекты».

Источники электроимпульсного воздействия по схеме генератора Аркадьева – Маркса Недостатки генераторов по схеме Аркадьева-Маркса: высокая индуктивность, низкий КПД и малая надежность работы, а также значительные его размеры. Можно сделать вывод о неприемлемости данного варианта схемы как малогабаритной лабораторной установки для воздействия на биологические объекты.

Источники электроимпульсного воздействия по схеме импульсного трансформатора Рис.5 Эквивалентная электрическая схема аппарата с импульсным трансформатором С1 - накопительный конденсатор, К - ключ (первичный коммутатор) Тр - импульсный трансформатор, С2 - разрядная емкость Р - разрядник-обостритель, Т – технологическая нагрузка.

Конструкция импульсного трансформатора

В современных схемах высоковольтных генераторов нано- и субнаносекундных импульсов используют сердечники на основе феррита, поэтому в качестве сердечника используем 10 ферритовых колец марки 2500НМС1 с магнитной проницаемостью 2500 и геометрическими размерами 45x28x8мм В современных схемах высоковольтных генераторов нано- и субнаносекундных импульсов используют сердечники на основе феррита, поэтому в качестве сердечника используем 10 ферритовых колец марки 2500НМС1 с магнитной проницаемостью 2500 и геометрическими размерами 45x28x8 мм

Внешний вид импульсного трансформатора

Где R1 = 0.4 кОм, R2 = 0.2 кОм, C1 = мкФ, C2 = 0.2 нФ. Напряжение на входе U = 10 кВ. Лабораторные испытания импульсного трансформатора проводились по следующей схеме:

При напряжении на входе U = 10 кВ: Напряжение на выходе U = 73 кВ Коэффициент трансформации Ктр = 7.3 Получили следующие результаты испытаний трансформатора:

Также были получены следующие параметры трансформатора: Опытным путем: Собственная индуктивность: первичной обмотки L1 = 22 мкГн вторичной обмотки L2 = 415 мкГн Коэффициент связи Кс = С помощью программы FEMM: Собственная индуктивность: первичной обмотки L1 = 16.5 мкГн вторичной обмотки L2 = 518 мкГн Коэффициент связи Кс = 0.865

В результате были решены поставленные цели и задачи дипломной работы: Разработана схема импульсного трансформатора, позволяющая наиболее точно решить поставленные электроимпульсные задачи (амплитуда импульсов напряжения до кВ, энергия в импульсе 5-10 Дж).Разработана схема импульсного трансформатора, позволяющая наиболее точно решить поставленные электроимпульсные задачи (амплитуда импульсов напряжения до кВ, энергия в импульсе 5-10 Дж). Изготовлен опытный образец.Изготовлен опытный образец. Проведены лабораторные исследования по изучению электротехнических параметров изготовленного макетного образца импульсного трансформатора.Проведены лабораторные исследования по изучению электротехнических параметров изготовленного макетного образца импульсного трансформатора. Полученные результаты испытаний вполне соответствуют поставленным условиям, что позволяет сделать вывод о выполнении поставленной задачи – разработки макетного образца импульсного трансформатора для электроимпульсного воздействия на биологические объекты.