Make your own free website on Tripod.com
CHAT
ГОСТЕВАЯ
ПОИСК
СТАТИСТИКА
 НПП СОЛОМОН Subjects - темы сайта
E-mail: kersolom@yahoo.com yahoo   E-mail: solomon@ukrpack.net ukrpack
Tel./Fax Kiev, Ukraine (38044) 4563080
Load-обновление страницы с сайта Электропитание бортовой технологической установки безтигельного зонного переплава
Н.Н. Юрченко, П.Н. Шевченко, В.Я. Гуцалюк
Abstract - The principles of construction of specialized secondary power supply, which provided supplying of technological zone melting installation and stabilization of its working regimes in conditions of weightlessness and vacuum, are state in this paper.

Key words - transistor converters, zone melting, space technology


 В настоящее время в Институтах электросварки и электродинамики НАН Украины успешно ведутся работы по созданию оборудования для получения полупроводниковых, композитных и других материалов со специальными свойствами методом безтигельного зонного переплава в условиях орбитальной космической станции (ОКС).

 В ИЭС НАНУ разработана электронно-лучевая пушка с кольцевым катодом, для которой потребовалось создать электропитающее устройство повышенной надежности и улучшенными энергетическими показателями. Технологический процесс зонного переплава требует стабилизации величины полезной мощности нагрузки и данная задача возлагается на источник вторичного электропитания (ИВЭ). Особенностью технологической установки является значительная продолжительность ее непрерывной работы на протяжении одного цикла. В связи с этим особое значение имеет минимизация потерь энергии в условиях затруднительного теплообмена. В Институте єлектродинамики НАН Украины разработаны способы комплексного решения задач снижения мошности потерь в транзисторных преобразователях электрической энергии [1,2]. На этой основе был разработан ИВЭ, полностью удовлетворяющий техническим условиям эксплуатации установки, а также, ряду требований, относяшихся к технологическому процессу.

 ИВЭ содержит два канала преобразования электрической энергии бортовой сети ОКС - канал анода и канал накала. Канал анода обеспечивает: преобразование постоянного низковольтного напряжения (бортового питающего напряжения) в постоянное высокое напряжение, регулирование и стабилизацию высоковольтного напряжения при различных режимах работы технологической установки. Канал накала обеспечивает: преобразование постоянного низковольтного напряжения в переменное высокочастотное напряжение с высокопотенциальной гальванической развязкой, стабилизацию тока анода электронно-лучевой пушки путем регулирования напряжения накала и регулирование параметров технологической установки на протяжении всего технологического цикла в соответствии с сигналом управления.

 Технические параметры ИВЭ и условия его эксплуатации:

- напряжение питания, В 23 ....34
- характер тока постоянный
- напряжение на выходе канала анода, кВ. 8....10
- номинальное значение анодного тока, мА 50
- характер тока постоянный
- частота преобразования в канале анода, кГц 20
- напряжение на выходе канала накала, В 0....22
- характер напряжения переменное, прямоугольное
- максимальное значение тока накала, А 24
- частота преобразования в канале накала, кГц 20
- коэффициент полезного действия, % 90
- продолжительность непрерывной работы на протяжении одного цикла, часов, не более 8
- количество рабочих циклов, не менее 100
- температура окружающей среды, °С 0....40
- относительная влажность во всем диапазоне температур,%, не более 95

 На рисунке представлена функциональная схема ИВЭ технологической установки, состоящая из следующих узлов:
  • импульсных регуляторов каналов анода и накала ИР-А, ИР-Н, осуществляющих стабилизацию и регулирование выходных параметров;
  • инверторов каналов анода и накала И-А, И-Н, преобразующих постоянное напряжение в переменное частотой 20 кГц;
  • высоковольтного трансформатора с выпрямителем Тр-В;
  • трансформатора накала Тр;
  • узлов управления импульсными регуляторами каналов анода и накала УУ-А, УУ-Н;
  • узлов контроля параметров каналов анода и накала УК-А, УК-Н;
  • входного фильтра Ф;
  • стабилизатора напряжения питания цепей управления Ст;
  • задающего генератора и усилителя мощности ЗГ-УМ.

 Питание узлов ИВЭ осуществляется стабилизированным напряжением 20 В от узла Ст. Узел ЗГ-УМ, генерирующий переменное прямоугольное напряжение, является общим для каналов накала и анода. Он служит для управления силовыми переключающими транзисторами нерегулируемых инверторов И-А, И-Н мостового типа, а, также, для питания узлов УУ-А и УУ-Н.

 В канале анода осуществляется стабилизация выходного высоковольтного напряжения, устанавливаемого в пределах 8-10 кВ. Выходная характеристика канала анода имеет участок стабилизации (ограничения) тока для нестационарных режимов работы установки. Также предусмотрено, что при уменьшении тока анода меньше определенного значения уменьшается напряжение на силовом инверторе И-А, тем самым исключается возможность перенапряжений в высоковольтных трансформаторе и выпрямителе в режиме холостого хода.

 С помощью канала накала осуществляется питание катода электронно - лучевой пушки.

 Регулированием мощности катода осуществляется стабилизация тока анода. Управляющий сигнал, представляющий собой десятеричный код, преобразуется в аналоговый сигнал и сравнивается с сигналом поступающим с датчика тока анода. Разностный сигнал поступает на широтно-импульсный модулятор, который регулирует скважность работы импульсного регулятора ИР-Н.

 Для обеспечения высокой надежности и малых потерь энергии в силовых переключающих элементах, а также в силовых узлах системы управления, используется параллельное соединение транзисторов и диодов в соответствии с принципом глубокого секционирования с введением резервной избыточности.

 При проектировании узлов с параллельным соединением полупроводниковых элементов использовались результаты анализа процессов перераспределения токов и оптимальных вариантов подключения выводов, что позволяет увеличить надежность устройства за счет более равномерного токораспределения и уменьшить потери энергии.

[1] A.K.-Shidlovsky, N.N.-Yurchenko, P.N. Shevchenko. Power transistor electric energy converters for space technological units. //Proceeding of fourth Ukraine-Russia-China symposium on space science and technology.Vol. 11. Ukraine. 1996.

[2] Юрченко Н.Н. Состояние и тенденции развития высокочастотных транзисторных преобразователей электроэнергии для электротехнологических установок. // Техническая электродинамика. -1997. -N1.

дизайн Г.В.Дыдырко  mail: aink@ukrpack.net