Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria industriale
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
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
Nel circuito di figura, il condensatore C1, inizialmente
caricato alla tensione Vo, carica il condensatore C2 alla
tensione
V
V 0 C1
C1 C2
e la carica avviene con una costante di tempo
C1 C2
τ1 R f
C1 C2
G.Pesavento
2
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
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 Industriale
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 Industriale
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 Industriale
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 Industriale
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 Industriale
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 Industriale
G.Pesavento
9
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
E
Stadio n
Stadio 1
t(s)
2
n 1
'
T 4 nR C
2 R c C
2
G.Pesavento
10
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
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 Industriale
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 Industriale
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 Industriale
• 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 Industriale
G.Pesavento
15
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
SPINTEROMETRO COMANDATO
1. Elettrodi principali 2. Elettrodo di innesco 3. Elettrodo di trigger
4. Collegamento circuito generazione impulso di comando
G.Pesavento
16
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
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
17
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
SPINTEROMETRO COMANDATO
V
Vs
1,0
campo di lavoro
0,5
Vs=tensione scarica spontanea
t
G.Pesavento
18
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
• 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
19
Università degli studi di Padova
Dipartimento di ingegneria Industriale
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
20
