Источник питания установки тлеющего разряда

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИ 4 ЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1069199 А д 51) Н 05 В 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,., 3К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 . ) 4сато ром.(7 ) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения и Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова153) 621.365.911088.8)(56) 1. Электротехническая промышленность.-Сер. Электротермия, М., Информэлектро, 1980, с. 6-8.2. Вентилгигые преобразователи частоты.- Тезисы гокладов Всесоюзного совещания. Свердловск, 1969. с. 167172.(54) (57) ИСТОЧ 11 И К ПИТАНИЯ УСТАНОВКИ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА, содержащий источник постоянного тока с фильтровыми дросселями и конденсатором на выходе, и оокладкам которого через коммутирующие дроссели подключена диагональ постоянного тока тиристорного моста, в диагональ переменного тока которого включены три последовательно соединенных коммутирую цих конденсатора, к среднему из которых подсоединена диагональ переменного тока обратного диодного моста, отлггчаюгчпг)гя 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 ггредназначена для подключения нагрузки, и фильтровым конденИзобретение О п)осцтся и элсктротермии ц можст быть исползовзно 3 чстзновках тс)с)с) ц сего разряда, )л я химико-терм ицеской обработки изделий.Известен источник питания установок тлсю)цсго разряда, содержащий высоковольтный источник постоянного тока (ИПТ) 3,)рисгорцый мост с конденсаторной коммун;3)пс 1 и нагрузку -- межэлектродцый промежуток камеры тле)ощего разряда, подсоединенную к ИПТ через диагональ переменного тока тиристорного моста 1. 5 10 Недостатком такой схемы является цотребцость в большой емкости коммутирую)цего конденсатора, величина которой определяется исходя из необходимости обеспечить надежную коммутацию тиристоров моста в различных режимах его работы.При этом емкость коммутирующего конденсатора значительно возрастает с ростом мсцц)юсти установки, что существенно увеличивает степень повреждений обрабатываемых изделий при переходе тлеющего разряда в луговой.Другим существенным недостатком является крайне тяжелые условия работы тирилоров моста из-за оольших с;/с с 4/с), а также малого времени, предоставляемого тирилорам для восстановления управляемости, что в конечном счете приводит к повреждению обрабатываемых изделий иззз срыва инвертирования и, как следствие, к переходу тлеющего разряда в дуовой.Кроме того, потребность в источнике постоянного тока с высоким уровнем напряжения, также можно отнести к недостаткам схемы, так как при этом возврастает стоимость н габариты источника питания.Перечисленные выше недостатки су)цественно снижают надежность и экономич)югль улановки тлеющего разряда, в связи с повышенными потерями мощности и увелиценисм брака обрабатываемых изде- лий, при срывах тлеющего разряда в ду-ОНОЙ. 15 20 25 30 35 40 Наиболее склизким к изобретению по тех чической сущности является истоцник питания, содержащий источник постоянного тс)ка с фильтровыми дросселями и конденсатором на выходе, к обкладкам которого церсз коммутирующие дроссели подключена диагональ постоянного тока тиристорного моста, в диагональ переменного тока которого включены три последовательно соединенных коммутирующих конденсатора, к среднему из которых подсоединена диагональ переменного тока обратного диод- ного моста 2.Недостатком известного устройства яв 45 50 ку в виде межэлектродного промежутка качеры тлеюшсго разряда, а также невозхн)жцость с)бесцечения с его помощью выляется невозможность работы его на нагрузходного напряжения нужной формы и Ве. личины.Все это снижает надсжноль и экономичность установки.Целью изобрстсия является )ювышсние надежности и экономичности работы установки.Поставленная цель достигается тем, )го источник питания устзцов)сц тлеО:цсго )разряда, содсржд 1 ции истО)нР)к цостояццОГО тока с фильтровымц дросселями и коцдец. сатором ца Вь)ходе, к Обкладкам которого через коммутирующие дроссе;и подключена диагональ постоянного тока тиристорного моста, в диагональ переменного тока включены три последоватсльно соединенных коммутирующих конденсатора, к среднему из которых цодсоединеца диагональ переменного тока обратного диодного моста, дог)олнительцо солсэж)" Сцабжс)3 ь:с порогоВыми элс)сц( ми В )ссц С 333)а Б, )сИ 51 дБЗ тИрИСтОра, ВКЛ)ОЧСИНЫС СоЛЗСИО с .)ИодаМИ обратного моста мскду шап налью полоян- НОГО тока этОГО мост, )сс,т 351 пс;) н аз цзчена для цодклю сция нагрузки, 31 фильт. ровым ко)децсатором.На цертеже изображена цриципиальная электрическая схема источника питания установки тлеющего разряда.Ис гоцник питания установки тлею )пего разряда содержит источник 1 постоянного тока с фильтровым дросселем 2 и фильтровым кцденсатором 3, 3 р).сторць)й чОст, собранный ца тцристорах 1-7 и:)одключсцный диагональю полоя нного тока через коммутцрую)ций дросссль 8 и фильтровому конденсатору 3, а,п)агоа.)ью переменного тока . к трем пос,)сг)с)в;)тс.)ьпо соединенным ком:)утиру)о)цм конлс нса гс)ра) 9-11, из которых средний конденсатор 10, включен в диагона,)ь переменного тока Обратного диод)ю;о моста, собранно).о на диодах 12 15.При этом диагональ постоянного тока обратного диодцого моста 112- 15, цодсосдинеца к нагрузке 16- ежэлсктро,)ному 1 ромсжутку камеры глею)цсго разряд 3 и с"рсз тирисгоры 17 и 18 с порогиы,333;,)счснтами 9: 20 В цепях управа;ция 31)дсос;33- нсна е фильрс)Ву коцдспсатОр, 3. 1 ОРОГОВЫ). ЭЛЕМС)ПЫ 19 И 2) )1)ИЛ ОЫтЬ ВЫ- полн) а )срскс) ю)аО)31:)х )с)лупроводник)эв)х:рцборах, 33)р)3;)с ) динцсторах и включены через О)ра)шч):тсльц лс сопротивления меж,)у ацо;)ом ц13)звляющим электродом т)иристоров 17 1; 18 сос)твсгствецно.РЗООи илоц)ц)к) ш)РНи) с;Овок тлекРшего разряда с)с)3)сствл)с тс 5) следующим Осбазс)м.11 редпариСсьцс) От источика 1 цс)стс)яц- НОГО сса 3 с,)сз фил)г рс)В),1 й лроссе,)ь 2 заряжается фцльтровь:и конденсатор 3. ЗР)тсч ПООЧЕрсд)С);:,"С):)а)ОТАР ) Ир) стОр): П:С С- дователыюО ) с)стс)во), цц)С).та 3,5 и 6, 710691 3через которые протекает колебательный ток, определяемый параметрами контура, состоящего из коммутирующего дросселя 8 и последовательно соединенных коммутирующих конденсаторов 9 - 11. При этом через коммутируюций 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 1 его разряда деионизирован), напряжение на элементах инвертора и, в частности, ца среднем конденсаторе 10 10 15 нарастает от цолупериода к полупериоду.В момент, ког,ц напряжение на конденсаторе 10, приялдьваемое к нагрузке 16, достигает ццрже 1 ия зажигия тлеюшего разряда, произойдет лав 11 нообразная ионизация газа в межэлектродцом промежутке (возбуждение тлеющего разряда) и сопротивление нагрузки резко снизится.Дальнейшее нарастание напряжения на элементах инвертора из-за разряда кон 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 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 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 994сброс 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, вмомент, 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, тк как напряжение на фильтровом конденсаторе 3 меняется несущественно.Поэтому, изменяя уровень србатыванцяпороговых устройств 19, 20 (включением тиристоров7, 18) можно регулировать цапряжегце,а нагрузке 16.Вклочение тиристоров может производиться и от автономной системы управления, содержц 1 ей пороговое устройство иформцр юшей импульсы отпирания тиристоров 7, 8 при прецыцецци нацряжещ; цанагрузке 16 требуемого уровня.В пределах ограничиваемого уронивозможно регулирование сре цего зцпения напряжения ца нагрузке 6 тсм изменения частоты управленц т)н; горми 4, 5 и 6, 7 инверторного моста.Таким образом, предлгасмое успройство обладает по сравнешцо с изц стцымследующими преимушествами.Тиристоры 4 - 7 инвертора работют воблегченных условиях, так как через цихпроходит колебательный ток с естественным спадом тока к нулю и оргашченнымд 1/д . При этом происходит естественноезапирание тиристоров инвертора, что в 2-3(и более) раза снижает емкость коммутирующего конденсатора. Достаточно стабильно и время, предоставляемое тиристорам длявосстановления 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 дваи более раза), что позволяет выбрать источник постоянного тока пониженного напряжения,Вместе с тем интенсивная рекуперацияизбыточной энергии в источник 1 постоянного тока позволяет обеспечить работу преобразователя на широкодиапазонную нагрузку, питающуюся однополярным напряжением.