Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica SCHEMA DI PRINCIPIO S1 V0 C1 Rf Rf S1 R2 C2 V V0 C1 a) R2 C2 V b) Rf = resistenza di fronte R2 = resistenza di coda C2 = condensatore di fronte (comprende anche la capacità del carico) G.Pesavento 1 τ1 R f C1 C2 C1 C2 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica Nel circuito di figura, il condensatore C1, inizialmente caricato alla tensione Vo, carica il condensatore C2 alla tensione V V0 C1 C1 C2 e la carica avviene con una costante di tempo τ1 R f G.Pesavento C1 C2 C1 C2 2 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica S1 V0 C1 Rf C2 V C1 R2 C2 a) b) Schematizzazione del circuito per tempi brevi (fronte) e tempi lunghi (coda) Rf<< R2 C1>>C2 2 = (C1+C2)R2. G.Pesavento 3 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica C2 previsto per la totale tensione impulsiva C1 tensione continua di carica R2 prevista per la tensione impulsiva Rf tensione impulsiva di breve durata – solo sul fronte Dimensionamento in termini di energia Calore specifico metalli : circa 400 J/kg K G.Pesavento 4 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica RENDIMENTO IN TENSIONE S1 Rf C1 R2 Rf C1 C2 C2 Rf/2 C1 R2 C2 b) c) 1,2/50 Schema b) 1,2/50 Schema a) a) 100 R2 S1 Rf/2 % 80 1,2/50 Schema c) 60 40 1,2/5 Schema b) 20 0 0,0 G.Pesavento 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 C2/C1 5 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica PROBLEMI • Si richiede generatore DC con tensione V0 • Tutti i componenti devono tenere V0 in via permanente o almeno transitoria • L’interruttore ( a rigore serve solo un chiuditore) deve operare in tempi molto brevi, possibilmente senza rimbalzi • L’energia disponibile varia con il quadrato della tensione • Difficoltà di estendere lo schema a tensioni sopra 100 – 200 kV G.Pesavento 6 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica SCHEMA DI MARX Caricare un numero adeguato di condensatori in parallelo per poi metterli in serie. Si ottiene una tensione pari a NV0 ed una capacità equivalente di C1/N. Impianto modulare, grosso risparmio sull’alimentatore DC, possibilità di usare solo parti dell’impianto quando servono tensioni basse (quindi con capacità maggiori). Si può avere, lasciando tutto in parallelo NC1 con tensione V0; possibili anche paralleli parziali G.Pesavento 7 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica R3 Rf S4 S4 Rc C R2 n C Rf Rc S3 Rf Rc Rc S3 C Rc C S2 Rf R2 Rc C2 R’ S2 R2 n S1 Rf R2 n Rf Rc Rc Rf R’ C E G.Pesavento C2 C S1 C Rf Rc C Rc R2 n E0 a) b) 8 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento 9 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica E Stadio n Stadio 1 t(s) 2 n 1 T 4n R ' C 2 R c C 2 G.Pesavento 10 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica Scelta dei chiuditori • Tensioni di tenuta molto alte •Tempi di chiusura di pochi µs •Non è necessario un potere di interruzione •Impossibilità usare dispositivi elettromeccanici •Tutti gli impianti usano chiuditori a scarica sia per generatori di tensione che di corrente G.Pesavento 11 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica STRUTTURA DI UNO SPINTEROMETRO • Due sfere o semisfere poste a distanza tale da non consentire la scarica con la tensione applicata •Per provocare l’innesco possono essere avvicinate con un sistema motorizzato fino ad ottenere la scarica spontanea •Campo quasi uniforme – Gradiente medio elevato – (20 – 25 kV/cm) – tempi di formazione del µs o meno •Costo modesto G.Pesavento 12 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica STRUTTURA DI UNO SPINTEROMETRO • Da notare che il contatto che si crea non è galvanico e permane solo fino a quando permane l’arco tra gli elettrodi: è quindi fondamentale che passi corrente, altrimenti il collegamento cessa •La presenza delle resistenze di carica (che sono anche di scarica) nello schema è fondamentale •Il loro valore non può essere aumentato troppo, altrimenti la corrente è troppo bassa e gli spinterometri si spengono G.Pesavento 13 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica •Spesso problemi di natura meccanica (molti spinterometri montati in verticale) ed ambientale (presenza di polvere nell’ambiente – inneschi spuri) •Movimentazione continua scomoda •Ricerca si sistemi che possano innescare senza necessità di ridurre la distanza •Sviluppo di spinterometri comandati (sistema trigatron – analogia con innesco candele autoveicoli) G.Pesavento 14 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica SPINTEROMETRO COMANDATO 1. Elettrodi principali 2. Elettrodo di innesco 3. Elettrodo di trigger 4. Collegamento circuito generazione impulso di comando G.Pesavento 15 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica SPINTEROMETRO COMANDATO AD ELETTRODI FISSI C a A c b R R d R e R f R B Svantaggi: Serve impulso di comando molto elevato Grossa caduta d’arco (molti archi parziali) – tende a spegnersi con correnti non troppo basse G.Pesavento 16 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica SPINTEROMETRO COMANDATO V Vs 1,0 campo di lavoro 0,5 Vs=tensione scarica spontanea t G.Pesavento 17 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica • Elettrodi sono in tensione (necessità di disaccoppiamento per DC) • Impianto ha tanti spinterometri quanti sono gli stadi • E’ necessario comandarli tutti? • Se sì, grosse complicazioni G.Pesavento 18 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica INFLUENZA DELLE CAPACITA’ PARASSITE R' Rc B Rc Cs1 C Cs2 C E Rf S1 Rc Rf A CtA G.Pesavento S2 Rf Rc CtC 19
Scarica
