Источник питания установки тлеющего разряда

 

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ УСТ.ЛНОВКИ ТЛЕЮЩЕГО Р.ЛЗРЯДА, содержаш ,ий источник постоянного тока с фильтровыми дросселями и конденсатором на выходе, к обкладкам которого через коммутирующие дроссели подключена диагональ постоянного тока тиристорного моста, в диагональ переменного тока которого включены три последовательно соединеины.х коммутирую1Ц1 х конденсатора, к среднему из которых подсоединена диагона.ть переменного тока обратного диодного моста, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности работы установки , источник питания дополнительно содержит снабженные пороговыми элементами в цепи управления два тиристора, включенные согласно с диодами обратного моста между диагональю постоянного тока это (С го моста, которая предназначена для подключения нагрузки, и фильтровым конденсатором . ая О 05 со СО со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5(д1) Н 05 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

f . .с М,,", ) ;, H АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3462602, 24-!)7 (22) 05.07.82 (46) 23.0! .84. Бюл..х,"е 3 (72) Л. И. Фас!)ма», С. В. Житов, Б. Н. Гузанов, В. В. Шипи шft, В. С. Ухов и В. И. Лузгин (7! ) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения и

Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова (53) 621.365 91 (088.8) (56) 1. Электротехническая промышленность.-Сер. «Электротермия», М., Информэлектро, 1980, с. 6-8.

2. ВсHTHë» ûå преобразователи частоты.- Тезисы мокла.«ов Всесоюзного совещания. Свердловск, 1969. с. 167--172. (54) (57) ИСТОЧ11ИК ПИТАНИЯ VCTAНОВКИ Т IL(OL ЕГО РАЗРЯДА, содерÄÄSUÄÄ 1069199 А жащий источник постоянного тока с фильтровыми дросселями и конденсатором на выходе, к обкладкам которого через коммутирующие дроссели подключена диагональ постоянного тока тиристорного моста, в диагональ IIc påìåííîãî тока которого включены три последовательно соединенных коммутирующих конденсатора, к среднему из которых подсоединена диагональ переменного тока обратного диодного моста, отличающий«я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности работы установки, источник питания дополнительно содержит снабженные пороговыми элементами в цепи управления два тиристора, включенные согласно с диодами обратного моста между диагональю постоянного тока этого моста. которая предназначена для подключения нагрузки, и фильтровым конденсатором.

1069199

Изобретение О.пюсится и. электротермии и может быть использовано B установках тс!С)0!цс го разрялы,)ля химико-термической обработки изделий.

Известен источник питания установок тлсчощсго разряда, содержащий высоковольтный источник постоянного тока 1ИПТ)

I;ip1f(" )рный мост с конденсаторной коммут;<цii(. H и нагрузку — — межэлектролпый Ilpoмсжуток камеры тле!ощего разряда, полсоединенную к ИПТ через диагональ nepe

10

l-lсдостатком такой схемы является потребность в большой емкости коммутирую-! цегn конденсатора, величина которой определяется исходя из необходимости обеспечить надежную коммутацию тиристоров мосты в различных режимах его работы.

При этом емкость коммутирующего конzcftc;IT0p3 значительно возрастает с ростом мощlfocTH установки, что существенно уBc личивает степень повреждений обрабатываемых изделий при переходе тлеющего разряда в луговой.

Другим существенным недостатком является крайне тяжелые условия работы тиристоров моста из-за оольших d;/dt, (1,)<

Кроме того, потребность в источнике постоянного тока с высоким уровнем напряжения, TBK?Ko можно отнести к недостаткам схемы, так как при этом возврастает стоимость н габариты источника питания.

Перечисленные выше недостатки су-! цествеHHo снижают надежность и экономич)юль улановки тлеющего разряда, в связи с повышенными потерями мощности и увеличением брака обрабатываемых изде- лий, при срывах тлеющего разряда в ду)ОНОЙ.

Наиболее близким к изобретению по тех

<)ической сущности является источник питания, содержащий источник постоянного тока с фильтровыми дросселями и конденсатором на выходе, к обкладкам которого через коммутирующие дроссели подключена диагональ постоянного тока тиристорного моста, в диагональ переменного тока которого включены три последовательно соединенных коммутирующих конденсатора, к среднему из которых подсоединена диагонал ь перемен ного тока обратного диодного моста (2).

Недостатком известного устройства яв45

50 ку в виде межэлектродного промежутка камеры тлеюшсго разряда, а также невозможность обеспечения с его помощью выляется невозможность работы его на нагрузходного H )tfpH?Keffifst нужной формы и величины.

Все это снижает нылсжноль и экономичность устыновки.

Целью изобрете!!ия является ffoBBllffoние надежности и экономичности работы установки.

Поставленная цель лостиг3BTcsi Text, Гго

ИСТОЧНИК НИТЫНИЯ > СTÇHO!31(ll ТЯС!О )НЕГО <>ЫЗряда, содержа щи и источник rfoc Tosr f f ного тока с фильтровыми дросселями и конленсатором ны Выходе, K ОбкладкЯм которОГО через коммутирующие Лроссели полключена диагональ постоянного тока тиристорного моста, в диагональ переменного тока включены три последоватсльно соелиненных коммутирующHx конденсатора, к среднему из которых подсоединена лиагональ переменного тока обратного лиолного мосты, лоHOJtHHTE. . )I>IIÎ СОЛС .)ж! !I3(>H(C)tH!> ПОРОГОВ Ы М И ЭЛ Е (I! 1 !) ) l H В < i (. l i i! C I i i ) c i B, i (. I! 11 и .1 В Ы тИрИСтОра, ВКЛ!ОЧС Il!II>!C Сnf ËBClin (.IHO,IBXfÈ обратного моста мс?клу шы!< )я lblo полоянНОГО ТОК3 ЭТОГО МОСТЯ, f((:T<) Pc<)I Il <)(. ;(Н ЫЗ пав чена лля подклю )ения нагрузки, 1! фильтpoBblxi ко))ленсатором.

На чертеже изображена IlpH!IIIHIIHdльная электрическыя схеxld источника питания установки тлеющего разряда.

Исгочник питания установки тлею)цего разряда содержит источник 1 постоянного тока с фильтровым лросселем 2 и фильтровым к<я)ленсатором „, illpl".сторный мост, собранный iid TlfpHcTnpdx 1-7 и !10.)кс!юченный Лиыгональю постояпног() тока через коммутпрую)ций дроссель (1 и фильтровому конденсатору 3, a,,f1dãî!13.)ьin переменного тока -- к трем !foe,)0 IOB пе.!ы!О соеЛиненным коммутиру!Он)им кон,ценсы np3м

9-! 1, из KOTnphlx сре iiliiH конлспсытор 10> включен B лиыгонd.li> псременногo токы Обратного диод!и; о моста, собранщ>! о на диодах 12--15.

При этом диагон» ll> постояннoгÎ тока обратного лиолного моста (12- 15 полсосдинена к нагрузке 16- !ежэл KTpn,)ному I!pnx1ежутку камеры глек>щcãn рddpH. )I и -с"рез тирис In()l>l 1 < и 18 . !!<)р<>! «И),!,!ii >. ex!0!iT3ми 19:i 20 в цепях управлс! ия iin!00033иена к фильтрощ»)у ко I. Io lc;)тор, 3. l1 >poI 0вы< э-ц xl(H I ь(1(.) и,!) )1<)! уl 0BITI, BBI

ПОЛII(. !l!>! )IЫ Il(PСК. Ю !:3)ОI!!!I 10,11 !tPOÂOËHИ ков!.!х:!рпборах, llf p

BI<1Iofcfff>f через nl p3!!1<чптсльн, е сопротивления меж.)у Bffn;Ioxf H 3 !)р))))с!я Ощим электродом -<иписторс)в 17 I 1)> соотвсгстьенно.

РЯ 00! )1 Ii ТО I i II К : I: l! I i !I H)! >, C f) iiOBOK тлек>п)е n разря гы ()i xi;Iecòü.тя(тс)1 слелу)0щим образс)м, 11ре. гвap;!1(с!ьно От источ)!икы 1 !!Остоянног0 !Окы <) ): > филь! ровь!й лроссес!ь 2 заряжается (<",il,)ьTpnBI: кон,)РН 3TÎI) >...>Ятс )1

Г!ООЧЕРЕ.)!!О Н .,; !0<13 Ю ГС?1 i И Р (> OP<> i i<.,: !Едователы,о!О > с>сто,oix :,И<<с ) <>ра !.) 1,,, 7

10691

3 через которые протекает колебательный ток, определяемый параметрами контура, состоящего из коммутирующего дросселя 8 и последовательно соединенных коммутирующих конденсаторов 9 — 11. При этом через коммутирую!ций конденсатор 10 протекает переменный ток, формирующий на нем переменное напряжение, которое, выпрямляясь при поочередном открывании диодов обратного диодного моста 12, 13 и 14, 15, прикладывается к нагрузке 16.

В процессе пуска (в первые полупериоды работы инвертора), когда сопротивление нагрузки равно практически бесконечности (так как межэлектродный промежуток камеры тлеюц(его разряда деионизирован), напряжение на элементах инвертора и, в частности, на среднем конденсаторе 10

15 нарастает от полупсриода к полупериоду.

В lA I(.!IT, ко. дд напряжение на конденсаторе 10, 11р(;;;л((д(1ваемое к нагрузке

16, дo(:òèãàHT II

Дальнейшее нарастание напряжения на элементах инвертора из-за разряда кон- 25 денсатора 10 на нагрузку уменьшится и в зависимости от величины сопротивления нагрузки установится на определенном уровне.

Сопротивление нагрузки межэлектродного промежутка камеры тлеющего разряда может меняться практически от бесконечности (при деионизации межэлектродного промежутка) до короткого замыкания (при переходе тлеющего разряда в дуговой), а в номинальном режиме сопротивление нагрузки также меняется в широких пределах в зависимости от технологических этапов и загрузки камеры тлеющего разряда.

При этом в соответствии с изменением, сопротивления нагрузки 16 меняется и напряжение на ней (на коммутирующем кон- 40 денсаторе 10): с увеличением сопротивления напряжение возрастает, а с уменьшением — падает.

В пределе, когда сопротивление нагрузки равно бесконечности, напряжение на конденсаторе 10 могло бы беспредельно воз- 45 растать от полупериода к полупериоду. Однако в предлагаемом устройстве такое нарастание напряжения на нагрузке 16 не произойдет, благодаря включению тиристоров 17 и 18 в момент, когда напряжение на нагрузке 16 превысит допустимое или требуемое по технологии значение.

При этом через тиристоры 17 и 18 происходит сброс избыточной энергии с конденсатора 10 на фильтровый конденсатор

3 (в источник постоянного тока), причем

99

4 сброс энергии получается достаточно интенсивным, так как происходит и в начале. и в конце полупериода, что позволяет удерживать напряжение на определенном уровне даже при отсутствии нагрузки.

Включение тиристоров 17 и 18 осуществляется пороговыми устройствами 19 и 20, которые формируют в цепи управления тиристоров 17, 18 отпирающие импульсы, в момент, когда прямое напряжение на тиристорах превышает установленный уровень.

Прямое напряжение на тиристорах 17, 18 равное разности напряжений на нагрузке 16 (конденсаторе 10) и фильтровом конденсаторе 3, практически определяет напряжение на нагрузке 16, тдк как напряжение на фильтровом конденсаторе 3 меняется несущественно.

Поэтому, изменяя уровень срабатывания пороговых устройств 19, 20 (включеннем тиристоров 17, 18) можно регулировать напряжсни(!IH нагрузке 16.

Вкл1оч(ние тирнсторов может производиться и AT автономной системы управления, содерждп(сй пороговое устройство и форм! р) ющей 1(мн льсы отпирания тиристоров 17, 18 при прсв IUIE íHè напряжсчн:я 03 нагрузке 16 требуемого уровня.

В пределах ограничиваемого уpAHHil возможно регулирование среднего знд 1сния напряжения на нагрузке 6 и т(1 изменения частоты управления тнрпг горами 4, 5 и 6, 7 инверторного моста.

Таким образом. предлагаемое у(-1 ройство обладает по (.paaHcIIHio с изв(.стщ,(м следующими преимуществами.

Тиристоры 4 — 7 инвертора работают в облегченных условиях, так как крез них проходит колебательный ток с естественным спадом тока. к нулю и оргаш1ченным

d1/d . При этом происходит естественное запирание тиристоров инвертора, что в 2-3 (и более) раза снижает емкость коммутирующего конденсатора. Достаточно стаоиль но и время, предоставляемое тиристорам для восстановления управляемости.

Кроме того, за счет раскачки напряжения в последовательном резонансном инверторе, на конденсаторе 10 и, соответственно, на нагрузке 16 можно получить напряжение, существенно превышающее напряжение источника постоянного тока 1 (в два и более раза), что позволяет выбрать источник постоянного тока пониженного напряжения.

Вместе с тем интенсивная рекуперация избыточной энергии в источник 1 постоянного тока позволяет обеспечить работу преобразователя на широкодиапазонную нагрузку, питающуюся однополярным напряжением.

ВНИИПИ Заказ ! 077/58 Тпраж7й Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4