Источник вторичного электропитания

Источник вторичного электропитания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащий основной выпрямитель с силовым трансформатором во входной цепи и с дросселем в цепи вьтрямленного тока, вспомогательный выпрямитель, питаемый от сети через трансформатор, и инвертор в виде тиристорного моста с конденсатором в цепи переменного тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения и поддержания постоянства соотношения амплитуд, накладываемых со стороны упомянутого. инвертора высокочастотных импульсов, и величины напряжения основного выпрямителя, он снабжен согласующим трансформатором, обратным диодом и разделительным вентилем, причем анод последнего подключен к началу вторичной обмотки согласующего трансформатора и к минусовому выходному i выводу источника, а его катод - к началу первичной обмотки этого транс (Л форматора , а также минусовому выводу вспомогательного выпрямителя и аноду обратного диода, конец вторичной обмотки согласующего трансформатора подключен к минусовому выводу основного выпрямителя, а конец первичной обмотки - к катоду обсо о ратного диода и. плюсовому вьшоду инвертора, минусовой вывод которого подключен к плюсовому выводу вспомогательного выпрямителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зш Н 02 M 7/155 у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3544413/24-07 (22) 26. 01. 83 (46) 23. 12.84. Бюл. Ф 47 (72) С.Б. Якобашвили, З.Г. Тадумадзе, З.А. Чанкветадзе, М.Н. Геленидзе, Т.А. Гиоргобиани, З.С. Шанидзе.

M.Х. Шоршоров, В.А. Вахалин и А.M. Гонопольский (71) Грузинский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.И. Ленина (53) 621.314.632(088.8) (56) 1.Источник питания полупроводниковый ИПН-160/600. Инструкция по эксплуатации. 3-д изготовитель

РПСО "Электромеханика",. Ржев.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 185423, кл. Н 02 M 7/155, 1965.

3. "Электротехника", 1983, Ф 3, с. 29-33. (54)(57) ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащий основной выпрямитель с силовым трансформатором во входной цепи и с дросселем в цепи выпрямленного тока, вспомогательный выпрямитель, питаемый от сети через трансформатор, и инвертор в виде тиристорного моста с конденсатором в цепи переменного тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения и поддержания постоянства соотношения амплитуд, накладываемых со стороны упомянутого, инвертора высокочастотных импульсов, и величины напряжения основного выпрямителя, он снабжен согласующим трансформатором, обратным диодом и разделительным вентилем, причем анод последнего подключен к началу вторичной обмотки согласующего трансформатора и к минусовому выходному выводу источника, а его катод — к

Ф началу первичной обмотки этого трансформатора, а также ммауооаому аы- (/) воду вспомогательного выпрямителя и аноду обратного диода, конец вторичной обмотки согласующего трансформатора подключен к минусовому выводу основного выпрямителя, а конец первичной обмотки — к катоду обратного диода к плюсовому выводу инвертора, минусовой вывод которого подключен к плюсовому выводу вспомогательного выпрямителя.

1130992

1О

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для питания установок плазменного напыления.

Известен источник для нанесения тугоплавких материалов, содержащий силовой трансформатор, выпрямительный блок и пуско-регулирующую àïïàратуру. Источник предназначен для питания плазмотрона постоянным током 3i), При питании плазмотрона этим источником питания не обеспечиваются высокие производительность и качество нанесения покрытия, так как при питании плазменной дуги только одним постоянным током не обеспечивается достаточная интенсивность передачи тепла от факела плазмы напыляемым частицам. Резко возрастает производительность и повышается качество наносимого покрытия наложе— нием импульсов напряжения высокой: частоты на напряжение основного источника питания при автоматическом поддержании соотношения их амплитуд во всем диапазоне изменения напряжения на дуге.

Известно также выпрямительное устройство для питания сварочной, дуги, которое может быть использовано для питания плазменной дуги для плазменного напыпения и содержит основной выпрямитель с дросселем в цепи выпрямленного тока и вспомогательный выпрямитель, включенный параллельно основному и питаемый от сети через трансформатор напряжения, в котором с целью сварки импульсным током в первичную цепь указанного трансформатора включены конденсатор и прерыва" тель 12) .

Однако это устройство не позволяет получить плавнорегулируемой частоты налагаемых импульсов, а также автоматического поддержания соотношения амплитуд напряжения основного выпрямителя и накладываемого напряжения во всем диапазоне изменения напряжения на дуге.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является источник питания для установок ионно-плазменного нанесения покрытий, содержащий основной выпрямитель с дросселем в цепи выпрямленного тока и вспомогательный выпрямитель, включенный последователь— но к основному, в котором с целью наложения импульсов на напряжение основного выпрямителя включен автономный инвертор (3) .

Однако известное устройство не позволяет автоматически поддерживать неизменности соотношения амплитуд напряжения основного выпрямителя и накладываемого со стороны высокочастотного инвертора напряже— ния во всем диапазоне изменения напряжения на нагрузке. Для осуществления поставленной задачи известное устройство должно быть снабжено специальной следящей системой. которая должна измерять выходные напряжения основного выпрямителя и напряжение инвертора и вырабатывать соответствующий сигнал для изменения надлежащим образом угла отпирания тиристоров выпрямителя, питающего инвертор. Эта следящая система получается довольно громоздкой, к тому же она срабатывает с опре— деленной .задержкой, т.е. она не в состоянии обеспечить поддержание постоянства соотношения амплитуд в любое время и при любых изменениях напряжения нагрузки. !

Целью изобретения является упрощение схемы и поддержание постоян= ства соотношения амплитуд импуль— сов, .накладываемых со стороны упомянутого инвертора высокочастотных импульсов, и величины напряжения основного выпрямителя.

Эта цель достигается тем, что источник вторичного электропитания, содержащий основной выпрямитель с силовым трансформатором во входной цепи и дросселем в цепи выпрямленного тока, вспомогательный выпрямитель, питаемый от сети через трансформатор, и инвертор в виде тиристорного моста с конденсатором в цепи переменного тока, снабжен согласующим трансформатором, обратным диодом и разделительным вентилем, причем анод последнего подключен к началу вторичной обмотки согласующего трансформатора и выходному минусовому выводу источника, à его катод — к началу первичной обмотки этого трансформатора, а также минусовому выводу вспомогательного выпрямителя и аноду обратного диода, конец вторичной обмот1130992 ки согласующего трансформатора подключен к минусовому выводу основного выпрямителя, а конец первичной обмотки — к катоду обратного диода и плюсовому выводу инвертора, минусовой вывод которого подключен к плюсбвому выводу вспомогательного выпрямителя.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема источника питания для плазменного напыления.

10

Предлагаемый источник содержит силовой трансформатор 1,основной выпрями— тель 2, вспомогательный выпрямитель 15

3, тиристоры основного выпрямителя

4-9, вспомогательный дроссель 10, выходные выводы 11.1 и 11.2, согласующий трансформатор 12 с первичной обмоткой 13. разделительный 20 вентиль 14 тиристоры 15 и 16 первого плеча инвертора 17, конденса— тор 18 инвертора 17, тиристоры 19 и 20 второго плеча инвертора 17, вторичную обмотку 21 согласующего трансформатора 12, обратный диод

2, дроссель 23 основного выпрямителя.

Первичные обмотки силового трансформатора 1 подключены к входным выводам А, В, С для подключения их к питающей сети. Одни вторичные обмотки силового трансформатора 1 подключены к входу основного выпрямителя 2, собранного из тиристоров

4-9 по трехфазной мостовой схеме, а другие вторичные обмотки силового трансформатора 1 соединены с началами вспомогательного дросселя

10, концы которого соединены с входом вспомогательного выпрямителя 3. 40

Плюсовой вывод основного выпрямителя соединен с одним концом дросселя основного выпрямителя 23, второй конец которого подключен к одному выходному 11. 1 выводу, к плю- 45 совому выводу инвертора 17 и к плюсовому выводу вспомогательного выпрямителя 3. Минусовой вывод основного выпрямителя 2 подключен к концу вторичной обмотки 21 согла- 50 сующего трансформатора 12, а начало последнего — к второму выходному выводу 11.2 и к аноду разделительного вентиля 14, катод которого подключен к минусовому выводу вспомогательного выпрямителя 3, к началу первичной обмотки 13 согласующего трансформатора 12 и к ано-. ду обратного диода 22. Катод обратного диода 22 соединен с концом первичной обмотки 13 согласующего трансформатора 12 и минусовому выводу инвертора 17. состоящего из тиристоров 15, 16, 19 и 20, собранно—

ro по мостовой схеме и в диагональ переменного тока которого включен конденсатор 18.

Горение электрической дуги (нагрузки 24) плазмотрона плазменного напыления обеспечивается основным ! выпрямителем 2, питаемым от силового трансформатора 1. Дроссель основного выпрямителя 23 предназначен для сглаживания пульсаций тока дуги 24. Вспомогательный выпрямитель

3, также питаемый от силового трансформатора 1, имеет напряжение холостого хода, на 40-50Х выше напряжения холостого хода основного выпрямителя 2, и служит для возбуждения и поддержания дежурной дуги плазмотрона до его вывода на номи- нальный ток, а также питает инвертор 17. Последний, состоящий из тиристоров 15 и 16 первого плеча, тиристоров 19 и 20 второго плеча и конденсатора 18, предназначен для выработки импульсов регулируемой частоты, накладываемых на напряжение основного выпрямителя 2. Импульсы регулируемой частоты вво— дятся в плазменную дугу посредством согласующего трансформатора 12.

При этом получается, что параллельно к вспомогательному выпрямителю

3 включен последовательный автономный инвертор 17 с нагрузкой, первичной обмоткой 13 согласующего трансформатора 12, вторичная обмотка 21 которого включена последовательно в цепь нагрузки 24 и обеспечивает на нагрузке наличие униполярных импульсов, частоту которых определяет частота управляющих импульсов, подаваемых на тиристоры инвертора 17. На случай опрокидывания инвертора 17 по какой-либо причине ток инвертора 17 ограничен дросселем 10. Согласующий трансформатор 12 предназначен для жесткого сохранения соотношения между величинами напряжения основного выпрямителя и напряжения накладываемых импульсов, и оно определяется коэффициентом трансформации трансформатора.

1130992

Обратный вентиль 14 препятствует перетеканию тока от основного выпрямителя 2 к вспомогательному выпрямителю 3, а от вспомогательного к основному нет.

Принцип работы источника питания для плазменного напыления состоит в следующем. При подаче напряжения на силовой трансформатор 1 питание получает основной выпрямитель 2 и вспомогательный выпрямитель 3. Ток и напряжение на выходе основного выпрямителя 2 регулируются тиристорами 4-9.

Ток нагрузки вспомогательного выпрямителя 3 ограничен дросселем

10 и составляет 5-10Х величины тока основного выпрямителя 2. Напряжение холостого хода дополнитель— ного выпрямителя 3 превышает напряжение холостого хода основного выпрямителя 2. По этой причине до тех пор, пока напряжение вспомогательного выпрямителя 3 превышает напряжение основного выпрямителя 2, основной выпрямитель 2 заперт обратным напряжением вспомогательного выпрямителя 3 и по нагрузке 24 течет ток вспомогательного выпрямителя 3 по цепи плюсовой вывод вспомогательного выпрямителя 3 нагрузка 24 — разделительныи вен— тиль 14 — минусовой вывод вспомогательного выпрямителя 3. При увеличении нагрузки напряжение вспомогательного выпрямителя 3 падает, в работу вступает основной выпрямитель 2 и по нагрузке 24 течет суммарный ток обоих выпрямителей при равных напряжениях, так как они соединены параллельно.

При одновременной подаче импульсов управления на тиристоры .15 и 16 инвертора 17 они открываются и по цепи плюсовой вывод вспомогательного выпрямителя 3 — тиристор 16— конденсатор 18 — тиристор 15 — первичная обмотка 13 согласующего трансформатора 12 — минусовой вывод вспомогательного выпрямителя 3 течет зарядный ток конденсатора 18.

После заряда конденсатора 18 ток прекращаЕтся и происходит естественное запирание тиристоров 15 и 16.

При подаче импульсов управления одновременно на тиристоры 19 и 20 описанный выше процесс повторяется и теперь уже через тиристоры 19 и 20 5 !

О

f5

35 ток протекает по цепи плюсовой выЛ1 вод вспомогательного выпрямителя

3 — тиристор 20 — конденсатор 18— тиристор 19 — первичная обмотка 13 согласующего трансформатора 12 минусовой вывод вспомогательного выпрямителя 3 и конденсатор 18 перезаряжается и т.д.

Таким образом, к первичной обмотке 13 согласующего трансформатора

12 прикладываются униполярные импульсы и в вторичную обмотку 21 согласующего трансформатора 12 трансформируются такие же импульсы, а вторичная обмотка 21 последнего включена последовательно с нагрузкой 24 таким образом, что ее напряжение суммируется с напряжением основного 2 и дополнительного 3 выпрямителей. Длительность накладываемых импульсов определяется постоянной времени L = 3rc. где r — сопротивление нагрузки 24, приведенное к первичной обмотке согласующего трансформатора, с емкость конденсатора 18. Частота накладываемых импульсов определяется частотой импульсов, подаваемых ,на тиристоры 15 — 16 и 19-20. Соотношение амплитуд напряжения основного выпрямителя 2 и накладываемых импульсов задается коэффициентом трансформации согласующего трансформатора 12 и не зависит ни от напряжения на нагрузке 24, так как питающее напряжение инвертора 17 равно напряжению нагрузки 24, ни от частоты.

Если по какой-либо причине произойдет опрокидывание инвертора 17, по его тиристорам 15 и 20 или 16 и 19 и первичной обмотке 13 потечет ток короткого замыкания вспомогательного выпрямителя 3,. ограниченный дросселем 10 и не превышающий fOX величины тока основного выпрямителя 2. Разделительный вентиль 14 препятствует короткому замыканию основного выпрямителя 2 на "опрокинутый" инвертор 17. Диод 22 служит для разряда энергии накопленного в первичной обмотке 13 согласующего трансформатора 12 после естественного запирания тиристоров инвертора 17 °

Таким образом, в предлагаемом источнике вторичного электропитания поддержание постоянства соотношения

1 130992

ВИИИПИ Заказ 9624/42 Тираж 666

Подписное

Фйянал ШШ Патент, г.унгорон, ун.Проектная, амплитуд накладываемых импульсов со стороны высокочастотного инвертора и величины напряжения основного выпрямителя но всем диапазоне изменения нагрузки задано параметрически, происходит естественным об.разом в любой момент времени и обеспечивается внутренними электромагнитными связями элементов устройства. Это в первую очередь обеспечи— вается тем, что амплитуда накладываемых импульсов зависит от величины напряжения вспомогательного выпрямителя, а напряжение вспомогательного выпрямителя 3 зависит от напряжения основного выпрямителя 4, так Как эти выпрямители включены параллельно и при этом вспомогательный выпрямитель имеет крутую характеристику, и с изменением напряжения основного выпрямителя изменяется напряжение вспомогательного выпрямителя (их напряжения равны друг

5 другу в любое время так как они включены параллельно).

Автоматическое поддержание соотношения амплитуд накладываемых импульсов и величины напряжения во всем диапазоне изменения напряжения на плазменной дуге в процессе работы обеспечивает поддержание соотношения долей энергии, вносимых в нагрев частицы от постоянной

f5 составляющей и импульсной составляющей энергии, что улучшает теплообмен, равномерность свойств наносимого покрытия и тем самым улучшает качество покрытия.