Імпульсна техніка

Визначення і загальна характеристика

І́МПУЛЬСНА ТЕ́ХНІКА  — техніка, пов’язана з одержанням (генеруванням), підсиленням, перетворенням, вимірюванням та використанням електричних імпульсів — одиночних (відео- і радіоімпульсів) або у певній послідовності (серіями). Імпульси такого виду одержують за допомогою релаксац. або ін. генераторів (напр., електрич. машин, мультивібраторів). Джерелами і підсилювачами цих імпульсів є імпульсні лампи та напівпровідник. прилади, що діють в імпульс. режимі (електричні сигнали подаються переривчасто). Щоб перетворювати амплітуду або полярність імпульсів, не змінюючи їхньої форми, застосовують трансформувал. кола, в основі яких — імпульсні трансформатори. Тривалість імпульсу зменшують диференціювал. колами, що складаються з котушок індуктивності, електрич. конденсаторів і резисторів; для збільшення його тривалості використовують інтегрувал. кола, у складі яких є конденсатори та резистори. До засобів І. т., якими вимірюють параметри електрич. імпульсів, належать аналізатори спектра частот, аналізатори імпульсів, осцилографи, частотоміри та ін. Під час проходження імпульсів через електричне коло можуть виникати перехідні процеси, зумовл. переходом від одного режиму дії до ін. і супроводжуються зміною напруги та сили струму. Явища, пов’яз. з такими процесами, використовують в імпульс. пристроях. Засоби І. т. застосовують у телебаченні, імпульс. радіонавігації, радіолокації, радіозв’язку, в інформ.-вимірюв., обчислюв. техніці та ін. Особливою галуззю є імпульсна високовольтна техніка (ІВТ) — невід’ємна складова техніки високих напруг (ТВН), яку широко використовують у різних галузях науки та техніки. Розвиток ТВН пов’яз. із відкриттям 1866 нім. інж. В. фон Сіменсом електродинам. принципу та реалізацією 1882 франц. фізиком М. Депре передавання електроенергії постій. напруги 2 кВ з потуж. 1,4 кВт. ІВТ та ТВН ґрунтуються на фундам. засадах електротехніки й електроніки і водночас мають власні розвинуті наук. основи та принципи побудови відповідних тех. комплексів і систем. ІВТ відрізняє від ін. класів ТВН наявність електрич. імпульсу — поперед. накопичення електрич. енергії за будь-який час та наступ. її миттєвого вивільнення у певній обмеженій зоні, що може мати широкий діапазон питомої електропровідності. Найтривалішим вважають імпульс до 1 сек., найменше ж його значення, яке дає можливість досягнути сучас. рівень розвитку техніки, — 10–10 сек. Залежно від призначення приладу, ІВТ проектують як для роботи в одноімпульс. режимі, так і для генерування імпульсів із заданою частотою (межа — до сотень кГц). Розрізняють прилади ІВТ низької (від 1 до 10 кВ), серед. (від 10 до 100 кВ), високої (> 100 кВ) напруг зарядження накопичувача електрич. енергії, а також малої (до 100 кДж), серед. (до 1 МДж) і великої (>1 МДж) енергії, що накопичується. При імпульс. режимі роботи досягають високої концентрації енергії в часі, що дає змогу отримати електричні імпульси, потужність яких суттєво перевищує номінал. значення джерела живлення і може сягати 10¹⁴ Вт, а швидкість її наростання — до 10²⁴ Вт/сек. з амплітудою струму до 10⁸ А. При впливі імпульсів електрич. струму чи напруги на електричне коло, в якому накопичується енергія, виникають нестаціонарні нелінійні перехідні процеси, роль яких в ІВТ є вагомою, тому їх аналізу приділяють велику увагу. Принцип формування імпульсів високої напруги або струму передбачає відносно повільне накопичення енергії в спец. приладі та наступне її вивільнення на навантаженні за допомогою комутатора. За призначенням з-поміж приладів ІВТ розрізняють генератори імпульс. напруг (ГІН), які використовують для випробувань електротех. апаратури, імітації перенапруг, створення сильного імпульс. електрич. поля, отримання спалаху рентґенів. випромінювання, у прискорювачах імпульс. електрон. та іон. пучків тощо, та генератори імпульс. струмів (ГІС), що застосовні при створенні імпульс. магніт. полів у термоядер. установках, прискорювачах зарядж. частинок, прискоренні плазми й металевих тіл, магнітно-імпульс. та електророзряд. обробленні матеріалів, отриманні потуж. ударних хвиль, імпульс. зварюванні, електророзряд. технологіях різного призначення, електрич. вибуху провідників тощо. Накопичувачами електрич. енергії в ГІН та ГІС слугують ударні електричні генератори, акумулятори, конденсатори, індуктивні накопичувачі. Для комутації енергії на навантаження використовують різні модифікації тиратронів і розрядників. Імпульс. струм вимірюють за допомогою шунтів та вимірюв. трансформаторів (пояс Роговського), імпульсні напруги — за допомогою ємнісних, омічних або змішаних подільників напруги. Активне застосування ІВТ від 2-ї пол. 20 ст. пов’яз. з можливістю створення устаткування, яке б моделювало різні накопичення ядер. випромінювання. Створ. таким чином наук.-тех. база потужної ІВТ дає змогу активно використовувати її в сучас. умовах як при дослідж. матерії, так і в технологіях ін. призначення. В Україні дослідж., проектування й виготовлення комплексів ІВТ здійснюють в Інституті імпульс. процесів та технологій НАНУ (Миколаїв), НДПКІ «Блискавка» при Нац. тех. університеті «Харків. політех. інститут», Нац. тех. університеті України «Київ. політех. інститут».

Завантажити статтю