Symulacje komputerowe w projektowaniu kompaktowych generatorów szybkich impulsów pola elektromagnetycznego

Symulacje komputerowe w projektowaniu kompaktowych generatorów szybkich impulsów pola elektromagnetycznego

rok wydania: 2019
ilość stron: 236
ISBN: 978-83-7814-925-5
oprawa: miękka

Spis treści
Podziękowania / 91

Wstęp / 11
1.1 Cel i treść / 11
1.2 Zastosowania szybkich impulsów / 13
1.3 Oznaczenia i symbole / 17

2 Zasada generacji impulsów / 19
2.1 Wprowadzenie / 19
2.2 Generatory / 27
2.2.1 Układy powielające napięcie / 27
2.2.2 Transformator Tesli / 28
2.2.3 Generator Marksa / 31
2.2.4 Generator Mesyatsa / 33
2.2.5 Generator Fitcha-Howella / 34
2.3 Liniowe transformatory impulsowe / 36
2.3.1 Układy o parametrach rozłożonych / 37
2.4 Podstawowe problemy konstrukcyjne / 41
2.4.1 Ograniczona wytrzymałość izolacji / 41
2.4.2 Indukcyjności pasożytnicze / 42
2.4.3 Szybkość przełączania / 42
2.5 Użyteczność symulacji komputerowych / 44

3 Metody numeryczne / 51
3.1 Wprowadzenie / 51
3.2 Modele obwodowe / 52
3.3 Modele o parametrach rozłożonych / 54
3.4 Metoda różnic skończonych / 55
3.5 Metoda elementów skończonych / 58
3.6 Metoda elementów brzegowych (momentów) / 65

4 Wybrane przełączniki / 69
4.1 Przełączniki klasyczne / 70
4.1.1 Iskierniki / 70
4.1.2 Tyratron i PSS / 79
4.1.3 Iskierniki próżniowe / 81
4.1.4 Przełączniki ferromagnetyczne / 81
4.2 Przełączniki półprzewodnikowe / 83
4.2.1 Tranzystor bipolarny – BJT / 83
4.2.2 Tranzystory MOSFET / 84
4.2.3 Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką – IGBT / 84
4.2.4 Wykorzystanie tranzystorów MOSFET i IGBT / 84
4.2.5 Tyrystor / 86
4.2.6 Specjalne przełączniki półprzewodnikowe / 90

5 Symulacje generatorów / 93
5.1 Półprzewodnikowy generator Marksa / 93
5.1.1 Zasada działania / 94
5.1.2 Symulacje w programie Twin Builder / 99
5.1.3 Symulacje w programie PSPICE / 10
25.1.4 Badania eksperymentalne / 104
5.1.5 Wnioski / 106
5.2 Szybki generator Marksa / 106
5.2.1 Wstęp / 106
5.2.2 Pierwotna konstrukcja generatora / 107
5.2.3 Symulacje / 109
5.2.4 Testy eksperymentalne / 114
5.2.5 Wnioski / 117
5.3 Hybrydowy generator impulsów / 118
5.3.1 Konstrukcja i zasada działania / 119
5.3.2 Wnioski z analizy teoretycznej / 121
5.3.3 Symulacje / 122
5.3.4 Eksperymenty / 126
5.3.5 Udoskonalenie generatora / 129
5.3.6 Podsumowanie / 132
5.4 Kompresja strumienia magnetycznego / 132
5.4.1 Wstęp / 132
5.4.2 Model analityczny / 134
5.4.3 Badania symulacyjne / 138
5.4.4 Badania eksperymentalne / 143
5.4.5 Wnioski / 144

6 Symulacje układów kształtujących / 145
6.1 Magnetyczne obwody formujące / 145
6.2 Transformator prądu przesunięcia / 147
6.2.1 Model matematyczny / 148
6.2.2 Model MES: ANSYS-HFSS / 151
6.2.3 Model MES: Comsol / 154
6.2.4 Symulacje transformatora metodą FDTD / 157
6.2.5 Badania laboratoryjne / 161
6.2.6 Wnioski / 162
6.3 Płaska linia Blumleina / 162
6.3.1 Model obwodowy / 163
6.3.2 Model linii Blumleina / 164
6.3.3 Prototyp generatora / 169
6.3.4 Wnioski / 170
6.4 Niesymetryczna linia Blumleina / 171
6.4.1 Projekt linii / 173
6.4.2 Badania eksperymentalne / 179
6.4.3 Podsumowanie / 180

7 Symulacje odbiorników / 183
7.1 Linie paskowe i radiacyjne / 183
7.1.1 Linia paskowa PW50: projekt / 187
7.1.2 Linia paskowa PW50: symulacje / 190
7.1.3 Linia paskowa PW50: pomiary / 192
7.1.4 Prowadnice falowe NEMP / 193
7.2 Dopasowanie anteny / 198
7.2.1 Antena dipolowa dla niesymetrycznej linii Blumleina / 198
7.2.2 Antena dipolowa dla symetrycznej linii Blumleina / 204
7.2.3 Antena iskiernikowa / 209
7.2.4 Podsumowanie / 219

8 Podsumowanie / 221

Bibliografia / 223