Circuitos

“GENRADOR DE IMPULSO DE UNA ETAPA”

La introducción de las tensiones de impulso completas conduce a circuitos sencillos para la generación de las formas de onda necesarias. El aumento rápido y el lento decaimiento, obviamente, pueden ser generados por los circuitos de descarga con dos depósitos de energía. La carga de los generadores será principalmente capacitiva. Esta carga por lo tanto, contribuye a la energía almacenada.

Una segunda fuente de energía puede ser suministrada por una inductancia o condensador adicional. Por impulsos de rayo sobre todo, pero una descarga rápida del inductor puro es por lo general imposible, ya que un alto contenido energético no se puede distribuir sin capacitancias de fuga. Así, un circuito de velocidad de descarga adecuada siempre se compone esencialmente de dos condensadores.

GENERADOR DE IMPULSO DE UNA ETAPA

Dos circuitos básicos para los generadores de impulsos de una etapa se muestran en la figura.1. El condensador C1 se carga lentamente de una fuente de corriente continua hasta que la distancia entre G salta una chispa. Esta chispa que brota sobre el hueco como tensión-limite y el interruptor sensible al voltaje, cuya ignición (tiempo de interrupción del voltaje) es muy corto en comparación con T1.

Tales generadores de una etapa pueden ser utilizados para la carga de tensiones de algunos KV hasta cerca de 1 MV, los huecos entre las esferas ofrecen las condiciones adecuadas de funcionamiento. Un límite económico de la tensión de carga V0 es, un valor cerca de 200 a 250 KV, por el diámetro demasiado grande de las esferas, de otro modo sería necesario evitar un exceso de distribución no homogénea de campo entre las esferas.

Las resistencias R1 y R2, la capacitancia C2 forman la red Waveshaping. R1 principalmente debilitara el circuito y controla el tiempo T1. R2 descargara a los condensadores y por lo tanto esencialmente controla la descarga. La capacitancia C2 representa la carga completa, es decir, el objeto bajo prueba, así como todos los elementos capacitivos que están en paralelo con el objeto de prueba (los aparatos de medición, la carga adicional del condensador para evitar grandes variaciones de T1/T2, si los objetos de prueba se ha cambiado).

Se supone hasta el momento que no hay inductancias, y no se toman en cuenta en el primer análisis fundamental. En general, esta aproximación es admisible, ya que la inductancia de todos los elementos del circuito tiene que ser lo más bajo posible

Figura 1: Circuitos de una etapa de impulso generador (a) y (b). C1: capacidad de descarga. C2: capacidad de carga. R1: resistencia frente o de amortiguación. R2: la resistencia de descarga. (C) Transformar el circuito

Antes de iniciar el análisis, debemos mencionar el parámetro más importante de generadores de impulsos. La energía máxima almacenada dentro de la capacitancia de descarga C1 es:

…(1)

Como C1 es siempre mucho mayor que la C2, esta cifra determina principalmente el costo de un generador.

Para el análisis se puede utilizar la transformada de Laplace para el circuito dibujado en la figura. 1(c), que simula la condición de frontera, que para t ≤ 0, C1 se carga a V0 y para t > 0, este condensador está directamente conectado a la red Waveshaping. Para el circuito de la figura. 1 (a) la tensión de salida viene dada por la expresión:

…(2)

Donde:

…(3)

Sustituyendo:

…(4)

Donde:

…(5)

Para la figura del circuito. 1 (b) se encuentra la misma expresión general (ecuación (4)), con las siguientes constantes, sin embargo,

…(6)

Para ambos circuitos, por lo tanto, se obtiene de la transformación de las tablas de la misma expresión en el dominio del tiempo:

…(7)

En donde α1 y α2 son las raíces de la ecuación s2 + as + b = 0, o bien;

…(8)

La tensión de salida V(t) es por tanto la superposición de dos funciones exponenciales de signos diferentes. De acuerdo con la ecuación (8), la raíz negativa conduce a un tiempo más largo constante 1/α1 que la positiva, que es 1/α2˛ Una gráfica de la expresión (7) se muestra en la figura. 2, muestra la posibilidad de generar dos tipos de tensiones de impulso con estos circuitos.

Figura 2: La onda de tensión de choque y sus componentes de acuerdo a los circuitos de la figura. 1.

Aunque se podría suponer que los dos circuitos son equivalentes, la diferencia más grande se puede producir si la eficiencia de tensión, η, se calcula. La eficiencia se define como:

…(9)

Vp es el valor máximo de la tensión de salida como se indica en la figura. 2. Obviamente, este valor es siempre menor que 1 o 100 por ciento. Se puede calcular encontrando tmax de dV(t)/dt = 0, para la tensión V(t) cuando está en su máxima altura de su valor pico viene dada por la ecuación:

…(10)

Sustituyendo esta ecuación en la ecuación (7), se puede ver

…(11)

La forma dada por un impulso T1/T2 o Tp/T2 del impulso de los diferentes valores de tensiones α1 y α2 deben ser iguales. Las diferencias en la eficiencia η sólo puede ser debido, a las diferencias que hay en el valor de k = R1C2 para ambos circuitos. En primer lugar, se puede calcular este plazo para el circuito de la figura. 1(b), que tiene siempre una mayor eficiencia para una relación dada de C2/C1, ya que durante el desempeño de las resistencias R1 y R2 no forman un divisor de tensión. El producto R1C2 se obtiene por la ecuación (8) mediante la forma:

…(12)

y por la sustitución de a y b de la ecuación (6). Entonces se obtiene

…(13)

Para C2 ≤ C1, que se cumple en todos los circuitos de prácticas, y con α2 >> α1 para todas las formas de onda normalizada, se puede simplificar esta ecuación a:

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