Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ИМ)"

Импульсная техника высоких напряжений

И'мпульсная те'хника высоких напряжений, область электротехники, предметом которой является получение, измерение и использование импульсов высоких напряжений (амплитудой от 10²в до 10⁷в) и импульсов сильных токов (амплитудой от 10²а до 10⁷а). Длительность импульсов варьируется в пределах от 10^-1 до 10^-10сек. Это могут быть одиночные импульсы или повторяющиеся с большой скважностью.

  Импульсы высоких напряжений используются при испытании электротехнической аппаратуры, имитации внутренних и грозовых перенапряжений в электрической сети, для моделирования молниезащитных устройств и т. д. В экспериментальной физике импульсы высоких напряжений применяются для создания сильных импульсных электрических полей при исследовании процессов электрического пробоя, для получения кратковременных (10^-7—10^-6сек) вспышек рентгеновского излучения, для питания искровых камер, электронно-оптических преобразователей, Керра ячеек, в ускорителях заряженных частиц, для создания импульсных электронных и ионных пучков.

  Импульсы напряжений амплитудой до 10⁷в получают от генераторов импульсных напряжений (ГИН). Они содержат группу конденсаторов С (рис. 1), которые при зарядке от источника ПН соединены параллельно через сопротивления R. Когда напряжение на конденсаторах достигает требуемой величины, они с помощью искровых промежутков П включаются последовательно (схема Аркадьева – Маркса). Длительность фронта и спада импульса регулируется демпфирующими R_д и разрядным R_p сопротивлениями, ёмкостью С_ф и ёмкостью нагрузки О.

  Для получения импульсов с амплитудой 10⁶в, длительностью фронта ~ 10^-4сек и спада ~ 10^-3сек, помимо ГИН, иногда используют испытательные высоковольтные трансформаторы, первичные обмотки которых питаются от конденсаторных батарей. Для получения импульсов с более крутым фронтом применяют специальный конденсатор, заряжаемый от ГИН и разряжающийся через дополнительный искровой «обостряющий» промежуток.

  Импульсы с длительностью фронта ~ 10^-9сек и полной длительностью ~ 10^-8—10^-7сек при амплитуде 10⁴—10⁶в получают от генераторов наносекундных импульсов. Схема одного из них отличается от рис. 1 заменой конденсаторов отрезками коаксиального кабеля (обладающего распределённой ёмкостью) и отсутствием сопротивлений R_д и R_ф. Наносекундные импульсы получают также с помощью отрезков коаксиального кабеля, соединённых по схеме рис. 2; отрезка трёхполосной полосковой линии (схема Блюмлейна, рис. 3), полосковой линии, свёрнутой в спираль (спиральный генератор, рис. 4) и др. В последних двух генераторах происходит удвоение (рис. 3) или умножение (рис. 4) напряжения после пробоя искрового промежутка П и отражения волны напряжения от конца линии. Если к форме импульса напряжения не предъявляются специальные требования, то для получения импульсов с амплитудой ~ 10⁴—10⁵в применяют импульсные трансформаторы (катушки Румкорфа, трансформатор Тесла и др.).

  Амплитуды импульсов измеряются с помощью специальных ёмкостных, омических или смешанных делителей напряжения.

  Импульсы сильных токов применяются: 1) для создания импульсных магнитных полей в термоядерных установках, ускорителях заряженных частиц, при ускорении плазмы, и металлических тел, при магнитно-импульсной обработке металлов, в быстродействующих электромагнитных клапанах, импульсном электроприводе и т. д.); 2) для быстрого нагрева газа и проводников (нагрев газа при аэродинамических и термоядерных исследованиях, получение мощных ударных волн и расходящихся потоков жидкости для эхолокации и сейсморазведки, деформирование и разрушение материалов, электрический взрыв проводников, питание импульсных источников света, электроэрозионная обработка металлов, импульсная сварка и др., см. Электрофизические и электрохимические методы обработки); 3) для испытания электротехнических устройств, коммутационной аппаратуры, моделирования разрушающего действия тока молнии и т. д.

  Источниками импульсов тока служат: ударные электрические генераторы, накапливающие энергию до 10⁸дж в виде кинетической энергии массивного ротора (см. Генератор электромашинный); аккумуляторы, конденсаторные батареи (ёмкостные накопители), заряжаемые от источника постоянного напряжения (например, контур Горева); индуктивные накопители (накопление энергии происходит в катушке индуктивности); взрывные генераторы, в которых происходит уменьшение объёма контура или катушки с током при взрыве или под действием магнитного поля (рис. 5).

  Для присоединения нагрузки к импульсным источникам сильных токов используют тиратроны, (при токе до 10³—10⁴а и напряжении ~ 20—30 кв), разрядники с повышенным и атмосферным давлением (токи до 10⁶а и напряжения до 10⁵в), вакуумные разрядники с непрерывной откачкой (токи до 10⁶а, напряжения до 10—20 кв) и запаянные (токи до 10³а и напряжения до 10⁵в). Применяются также разрядники с твёрдым диэлектриком, заменяемым после каждого разряда (токи ~ 10⁶а, напряжения ~ 10⁴в). Для согласования ёмкостных и индуктивных накопителей с нагрузкой применяются импульсные трансформаторы. Измерение импульсных токов проводится с помощью шунтов или измерительных трансформаторов (пояса Роговского) с интегрирующими цепями. Для этой же цели применяются устройства, использующие явление вращения плоскости поляризации (угол поворота плоскости поляризации пропорционален напряжённости магнитного поля, создаваемого измеряемым током).

  Лит.: Техника высоких напряжений, под ред. Л. И. Сиротинского, ч. 1, М., 1951; Гончаренко Г. М., Жаков Е. М., Дмоховская Л. Ф., Испытательные установки и измерительные устройства в лабораториях высокого напряжения, М., 1966; Фрюнгель Ф., Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов конденсаторов, пер. с нем., М.—Л., 1965; Техника больших импульсных токов и магнитных полей, под ред. В. С. Комелькова, М., 1970; Месяц Г. А., Насибов А. С., Кремнев В. В., Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения, М., 1970; Физика быстропротекающих процессов, пер. с нем., под ред. Н. А. Златина, т. 1, М., 1971.

  И. П. Кужекин.

Рис. 4. Спиральный генератор.

Рис. 2. Схема кабельного генератора наносекундных импульсов высокого напряжения; К – отрезки коаксиального кабеля; П – искровой промежуток; О – нагрузка.

Рис. 1. Схема генератора импульсных напряжений (ГИН, или схема Аркадьева – Маркса): ПН – источник постоянного напряжения; С – конденсаторы; R – зарядные сопротивления; R_д – демпфирующие сопротивления: R_p – разрядное сопротивление; П – искровые промежутки; О – объект испытания.

Рис. 5. Амплитуды и длительности токов, получаемых от различных импульсных источников тока: I – взрывные генераторы; II – ёмкостные накопители энергии; III – индуктивные накопители: IV – импульсные аккумуляторы; V – контур Горева; VI – ударные генераторы.

Рис. 3. Схема генератора Блюмлейна: ИП – источник постоянного напряжения или ГИН; Л – трёхполосная полосковая линия.

Импульсное управление электроприводом

И'мпульсное управле'ние электроприво'дом, метод управления частотой вращения или вращающим моментом электродвигателей, основанный на периодическом изменении параметров цепей двигателя или схемы его присоединения к источнику энергии. Например, при замкнутом контакте импульсного элемента (ИЭ) (см. рис.) цепь якоря Я подключена к источнику U_п и двигатель разгоняется. При разомкнутом контакте двигатель тормозится статическим моментом нагрузки M_c. Среднее значение частоты вращения n определяется относительным временем t₁ включения ИЭ и нагрузкой M_c, т. е., меняя продолжительность импульса питающего напряжения, можно регулировать частоту вращения в широких пределах. В качестве коммутирующих ИЭ применяются реле, контакторы, магнитные усилители, ионные приборы, транзисторы. Подобные схемы отличаются низкими кпд и коэффициентом использования двигателя при глубоком регулировании частоты вращения.

  Для И. у. э. характерны простота и надёжность, а схема управления на транзисторах отличается, кроме того, высокой экономичностью, малыми габаритами и массой, поэтому такие схемы широко применяются в самолётных электроприводах и металлообрабатывающих станках.

  Лит.: Твердин Л. М., Система УРВ-Д с импульсным регулированием скорости вращения, в кн.: Автоматизированный электропривод, в. 2, М., 1960; Нагорский В. Д., Управление двигателями постоянного тока с помощью импульсов повышенной частоты, «Изв. АН СССР. Отделение технических наук», 1960, № 2.

Импульсное регулирование частоты вращения электродвигателя: а – схема включения электродвигателя и временная диаграмма его работы; б – механические характеристики электропривода; ИЭ – импульсный элемент управления; Я – якорь электродвигателя; U_п – источник электроэнергии; M_c – нагрузка: u_я – напряжение на якоре; i_я – ток в якоре; n – частота врашения.

Импульсные источники света

И'мпульсные исто'чники све'та, предназначаются для получения одиночных или периодически повторяющихся световых вспышек длительностью от долей мксек до нескольких десятков мсек. По способу преобразования различных видов энергии в световое излучение И. и. с. подразделяют на 2 типа. К первому относятся приборы, использующие световое излучение низкотемпературной плазмы, получаемой с помощью конденсированного искрового разряда в газах, взрывающихся проволочек, пинч-эффекта и др. Действие источников второго типа основано на кратковременном возбуждении люминофора в результате прохождения через него электрического тока или при облучении пучком электронов. И. и. с. могут служить оптические квантовые генераторы (импульсные лазеры). Наибольшее применение в качестве И. и. с. получили импульсные лампы (кпд преобразования электрической энергии в световую до 50—70%), относящиеся к И. и. с. первого типа.

  И. и. с. применяются в автоматике и телемеханике в приборах со световыми каналами управления и передачи информации, в оптической локации и связи, в оптической телефонии, в дальномерах и толщиномерах. Разработаны приборы с И. и. с. для получения отметок времени, фоторегистрации, изготовления клише и др. целей. И. и. с. используются в фотохимии для фотолиза, фотосинтеза и исследования возбуждённых квантовых состояний атомных и молекулярных частиц. Широкое применение И. и. с. всех типов получили для накачки активных сред оптических квантовых генераторов.

  Совершенствование И. и. с. направлено на увеличение интенсивности и кпд излучения в определённых спектральных диапазонах, расширение диапазона управляемости, а также на повышение надёжности и долговечности.

  Лит.: Маршак И. С., Импульсные источники света, М.—Л., 1963; Рохлин Г. Н., Газоразрядные источники света, М.—Л., 1966.

  Б. В. Скворцов.

Импульсный полупроводниковый диод

И'мпульсный полупроводнико'вый дио'д,полупроводниковый диод, вносящий наименьшие искажения в пропускаемые им импульсы. Используется главным образом при работе в режиме переключения электрических цепей.

Импульсный разряд

И'мпульсный разря'д, см. Электрический разряд в газах.

Импульсный реактор

И'мпульсный реа'ктор, ядерный реактор, работающий в импульсном режиме. В отличие от стационарного ядерного реактора, уровень мощности которого постоянен во времени, в И. р. генерируются кратковременные импульсы мощности и, соответственно, потока нейтронов. Длительность импульсов от нескольких мксек до нескольких сек. И. р. позволяет получить большую мощность и интенсивный поток нейтронов в короткие интервалы времени. Такой режим работы выгоден для некоторых исследовательских целей, например для экспериментов, связанных с измерением скорости нейтронов по времени пролёта ими известного расстояния (см. Нейтронная спектроскопия). Возникновение импульса мощности в И. р. происходит за счёт бурного развития ядерной цепной реакции. Для этого в И. р. быстро вводят избыточное количество ядерного топлива или удаляют поглотители нейтронов. Для «гашения» импульса часто удаляют «лишнее» ядерное топливо.

  Различают однократные и периодические И. р. В однократных И. р. гашение цепной реакции происходит за счёт того, что с повышением температуры (обусловленным выделением энергии при цепной реакции) коэффициент размножения нейтронов уменьшается, что и приводит к прекращению цепной реакции. Повторный импульс мощности можно получить лишь через значительное время (десятки мин. и более) после полного остывания системы. Одним из первых И. р. был однократный реактор на быстрых нейтронах «Леди Годива», созданный в 1951 в Лос-Аламосской лаборатории в США. Импульсная мощность подобных реакторов 100 млн. квт при длительности импульса около 50 мксек. Такой импульс повышает температуру реактора на 400 °С. Более длительные импульсы (до нескольких сек.) генерируются в однократных И. р., работающих на тепловых нейтронах.

  В периодическом И. р. импульсы мощности повторяются с интервалом в доли сек, мощность в каждом импульсе меньше, чем в однократном И. р. Так как временной интервал между импульсами мал, то импульсы в периодическом И. р. оказываются связанными друг с другом благодаря так называемым «запаздывающим нейтронам», которые испускаются через несколько сек после акта деления.

  Первый периодический И. р. (ИБР – импульсный быстрый реактор) был создан в СССР в 1960 и уже более 10 лет успешно используется в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна) для изучения структуры атомных ядер, твёрдых тел и жидкостей. В этом И. р. импульс мощности (длительность 60 мксек) возникает при кратковременном введении в сборку из плутониевых стержней уранового блока, который закреплен на ободе быстро вращающегося диска (рис.), каждому обороту диска соответствует импульс мощности. Максимальная импульсная мощность ИБР достигает 500 тыс. квт при средней мощности около 20 квт. Несколько аналогичных установок большей мощности создаётся в СССР и за рубежом.

  Лит.: Бондаренко И. И., Стависский Ю. Я., Импульсный режим работы быстрого реактора, «Атомная энергия», 1959, т. 7, № 5, с. 417.

  Ю. Я. Стависский.

Импульсный реактор на 3 быстрых нейтронах ИБР: 1 – один из управляющих стержней; 2 – вращающийся диск, несущий блок из ²³⁵U; 3 – один из неподвижных плутониевых стержней.

Импульсный транзистор

И'мпульсный транзи'стор, транзистор с малым временем задержки проходящего через него сигнала и малым сопротивлением в режиме насыщения. Предназначен для эффективной работы в импульсном режиме.

Импульсный трансформатор

Импульсный трансформа'тор, трансформатор с ферромагнитным сердечником, применяемый для преобразования импульсов электрического тока или напряжения. И. т. в радиолокации, импульсной радиосвязи, автоматике и вычислительной технике служат для согласования источника импульсов с нагрузкой, изменения полярности импульсов, разделения электрических цепей по постоянному и переменному току, сложения сигналов, поджигания импульсных ламп и т. д.

  Основное требование, предъявляемое к И. т., – передача импульса с минимальными искажениями формы. Работа И. т. существенно различна во время формирования фронта и вершины импульса (см. Импульс электрический). Для лучшей передачи фронта и спада импульса необходимо, чтобы межвитковые ёмкости обмоток, паразитные ёмкости монтажа и индуктивность рассеяния И. т. были минимальными. Уменьшение межвитковых ёмкостей достигается применением сердечников малых размеров, соответствующей намоткой и взаимным расположением обмоток, а также уменьшением числа витков (при этом снижается коэффициент трансформации). В И. т. применяют сердечники из пермаллоя, кремнистой трансформаторной стали, ферритов и других материалов с высокой магнитной проницаемостью. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники И. т. навивают из ферромагнитной ленты толщиной до 10 мкм; поверхность ленты покрывают изолирующим слоем. Ферритовые сердечники, имеющие малые потери на вихревые токи, изготавливают методами порошковой металлургии. Первичная обмотка И. т. обычно содержит от 50 до 200 витков, коэффициент трансформации выбирается от 0,25 до 5, а в некоторых случаях до 100 и выше. И. т. изготавливают на мощности от нескольких мвт до нескольких десятков Мвт в импульсе. С помощью И. т. можно передавать без существенных искажений импульсы длительностью от 1,1 до 0,3 мкс.

  Лит.: Ицхоки Я. С., Импульсные устройства, М., 1959: Кривицкий Б. Х., Элементы и устройства импульсной техники, 2 изд., М., 1961.

  В. В. Богомазов.

Импульстерапия

Импульстерапи'я (от лат. impulsus – удар, толчок и терапия), применение с лечебной целью различных физических воздействий (электрический ток, ультра– и сверхвысокочастотные колебания электромагнитного поля, ультразвук, механическое давление, свет и др.), при которых энергия воздействия подводится к организму в виде отдельных, ритмически следующих в определённом порядке порций. И. представляет одно из перспективнейших, быстро развивающихся направлений медицины. Импульсные воздействия больше соответствуют (по сравнению с непрерывными) характеру ритмически протекающих жизненных процессов. Вызывая в тех или иных системах организма ответные реакции на основе биологического резонанса, они избирательно влияют на эти системы с различным ритмом и видом деятельности. Эффект при импульсных воздействиях может быть достигнут длительным применением небольших интенсивностей воздействия и, наоборот, возможно повышать интенсивность воздействия за счёт роста энергии в импульсе и уменьшения его длительности. Наибольшее распространение получили электрические импульсные воздействия, что объясняется их родством с биоэлектрическими процессами, протекающими при деятельности любого органа, возможностью получать практически любые необходимые параметры импульсных воздействий и в большинстве случаев тонко дозировать их. Одним из видов И. является электростимуляция ослабленного нервно-мышечного аппарата для воздействия на нарушенные функциональные отношения между различными корковыми и подкорковыми центрами головного мозга, для поддержания необходимого для жизни ритма сокращения сердца – кардиостимуляция, для усиления сокращений мочеточника с целью изгнания камней и др. Импульсные, синусоидально модулированные и другие токи широко применяются для устранения нарушений периферического кровообращения, при заболеваниях, сопровождающихся болями. Для возбуждающего и лечебного воздействия на глубоко расположенные ткани используют токи с низкочастотной модуляцией или их интерференцией. С этой же целью применяют и диадинамотерапию, при которой действующим фактором являются токи с импульсами полусинусоидальной формы при частоте 50 и 100 импульсов в 1 сек.

  Для нормализации ритма сердечной деятельности при его глубоких нарушениях пользуются одиночными кратковременными импульсами большого напряжения (кардиодефибрилляторы). При функциональных расстройствах центральной нервной системы и связанных с ними заболеваниях широкое распространение получило разработанное в СССР лечение так называемое электросном, при котором через головной мозг пропускается слабый ток с прямоугольными импульсами малой длительностью – 0,2 сек, при частоте 5—120 гц. В СССР создан метод импульсной ультравысокочастотной терапии, состоящий в воздействии на организм в течение миллионных долей секунды ультравысокочастотных колебаний электрического поля большой мощности – до 15 квт, чередующихся с паузами в тысячи раз большей продолжительности. Подведение в виде импульсов ультразвуковых колебаний (см. Ультразвуковая терапия) применяют для уменьшения теплового действия этих колебаний при острых болевых состояниях. С целью улучшения периферического кровообращения используют ритмические, синхронные с работой сердца обжатия мягких тканей воздухом, который нагнетают в манжетки, надеваемые на руки и ноги, – синкардиальная терапия.

  Лит.: Ясногородский В. Г., Лечебное использование импульсных воздействий, «Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры», 1967, № 5.

  В. Г. Ясногородский.

Имроз

Имро'з (Imroz), Имброс, остров в северо-восточной части Эгейского моря, у западных берегов Галлипольского полуострова. Принадлежит Турции. Площадь 220 км² (по другим данным, 289 км²). Высота до 672 м. Сложен кристаллическими породами. Скудная кустарниковая растительность. Разведение олив. Рыболовство. На И. – гора Имроз.

Имру-уль-Кайс Хундудж ибн Худжр аль-Кинди

И'мру-уль-Кайс, Хундудж ибн Худжр аль-Кинди (год рождения неизвестен – умер между 530—40), арабский поэт. Происходил из племени кинда. За непристойное поведение был лишён наследства и изгнан отцом, возглавлявшим раннее государственное объединение в Центральной Аравии. После смерти отца вёл войну с родным племенем и искал поддержки у императора Византии Юстиниана. В поэзии И.-у.-К. преобладает любовная и пейзажная лирика. Его жизнерадостные стихи, простота и выразительность поэтического языка всегда высоко ценились арабами, хотя многие критики считали их грубоватыми. Явился одним из создателей классического жанра арабской поэзии – касыды; особенно известна касыда «Остановитесь вы оба, поплачем...».

  Лит.: Розен В. Р., Древнеарабская поэзия и её критика, СПБ, 1872; Крымский А. Е., Арабская литература в очерках и образцах, [т.] 1—3, М., 1911 (литогр.); Фильштинский И. М., Арабская классическая литература, М., 1965; Салих Самак Амир, аш-Ши'р фи-ль аср аль-кадим, Каир, 1932; Bückert Fr., Amrilkais, der Dichter und König, Stuttg. – Tübingen, 1843.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ИМ)"