Провести поисковые исследования по созданию малогабаритных экономичных высоковольтных импульсных источников энергии для электровзрывной обработки неметаллических материалов и других разрядно - импульсных технологий: Отчет Тема390(заключительный).научн.рук.А.Д.Блащенко.ГР0191002984.Инв.662 н.с.- Николаев,1991.-81с.
---------------------------------------------------------------------------- Введение
В настоящее время работы по расширению области применения разрядно - импульсных технологий ведутся по двум взаимосвязанным направлениям : поиск и исследование новых технологических процессов и создание конкурентноспособного малогабаритного и экономичного оборудования. Связь между этими направлениями прослеживается на всем пути развития электрогидроимпульсного метода воздействия на материалы и процессы, однако, современные условия хозяйствования наложили определенные условия. Рассмотрению этих новых требований, а также поиску путей решения вопросов технологического и аппаратурного исполнения оборудования и посвящена настоящая работа.
Анализ выполнененных ранее работ показывает, что ряд существенных и весомых, с точки зрения практического использования метода, вопросов или не рассматривались вообще, или по ним были сделаны попытки решения без получения конкретного конечного результата.
в технологическом плане просматривается повышенный интерес промышленных предприятий к поиску новых путей утилизации и регенерации отходов производства. Сокращение сырьевой базы требует поиска путей привлечения к технологическому производству низкосортного сырья с обязательной обработкой для повышения его качества. Не менее важны вопросы интенсификации технологических процессов с одновременным улучшением как экономических показателей, так и экологической чистоты процессов и получаемого продукта и т.д. решение технологических процессов теснейшим образом связано с разработкой и созданием электротехнического оборудования, которое должно удовлетворять в общем случае следующим требованиям:
- надежность в эксплуатации;
- низкие удельные затраты на единицу продукции;
- низкую материалоемкость и капитальные затраты;
- возможность модульного исполнения источника питания установки.
Добиться высокой рентабельности электрогидроимпульсных установок, а стало быть и конкурентноспособности на рынке технологий, можно только путем решения указанных выше вопросов, т.е. оптимизировав технологический процесс с учетом таких факторов, как удельные энерго - и капитальные затраты при одновременном повышении качества обрабатываемого материала.
----------------------------------------------------------------------------
Зарядные устройства
Важным элементом любого генератора импульсных токов является зарядное устройство (ЗУ), обеспечивающее заряд емкостных накопителей энергии (ЕНЭ) до рабочего напряжения. При создании мощных ГИТ зарядным устройствам предъявляется ряд требований, учитывающих их совместимость с питающей сетью и обеспечение требуемых рабочих параметров генератора.
В связи с развитием импульсной энергетики и необходимостью улучшения эксплуатационных и энергетических характеристик ЗУ (повышение КПД, уменьшение мощности, потребляемой из сети и т.п.) появилось большое количество зарядных устройств, отличающихся друг от друга как схемными решениями, так и протекающими в них процессами. Сейчас зарядные устройства представляют собой обширный класс электрических цепей, обладающий своей спецификой и насчитывающий сотни различных схемных решений.
По характеру потребления энергии из сети различают три основных режима работы зарядных устройств/17/.
Первый режим работы объединяет ЗУ, содержащие различные типы токоограничивающих элементов. При этом потребляемая из сети мощность максимальна в начале зарядки и уменьшается в ее процессе. Недостатки таких схем сводятся к тому, что с активным токоограничением получается низкий КПД, до 50%, а с индуктивным - длительный переходный процесс в начале заряда с большими бросками тока. Эти виды токоограничения можно применять при низкой частоте следования импульсов. Схемы с реактивным токоограничением имеют низкий коэффициент мощности.
К схемам, обеспечивающим первый режим работы, относятся также ЗУ с колебательным процессом заряда и схемы с затухающим резонансом. Такие схемы можно применять при высокой частоте следования импульсов, т.к. в начале заряда практически отсутствуют броски токов. Кроме того, во втором случае кривая роста напряжения на накопителе имеет пологий участок, способствующий быстрому восстановлению электрической прочности высоковольтных коммутаторов.
При втором режиме работы зарядных устройств мощность, потребляемая из сети, минимальна в начале заряда и возрастает в его процессе. К этому типу относятся ЗУ с программными регуляторами и ЗУ, осуществляющие зарядку ЕНЭ при неизменной постоянной составляющей зарядного тока. Наилучшими из таких ЗУ являются индуктивно - емкостные преобразователи (ИЕП), представляющие собой пассивные многополюсники, в которых собственные входные сопротивления холостого хода равны нулю. ЗУ с ИЕП обладают высоким КПД и коэффициентом мощности, однако потребление мощности ими от источника питания не равномерно, что представляет большое неудобство при их питании от автономных источников.
При третьем режиме работы ЗУ мощность, потребляемая от источника, неизменна по среднему за полупериод значению в течение всего процесса заряда. Как показывает сравнительный анализ/18,19/, заряд накопительного конденсатора при неизменной мощности, обеспечивая практически такой же КПД, как и при ИЕП, позволяет существенно уменьшить установленную мощность автономного источника питания.
К достоинствам такого режима работы можно отнести:
- повышение коэффициента использования источника, что позволяет уменьшить его массу;
-обеспечение минимально возможных потерь во входных цепях;
- устранение низкочастотных пульсаций напряжения на выходе источника (импульсы тока, потребляемого от источника, одинаковы по амплитуде и длительности);
-обеспечение линейного закона увеличения энергии в накопителе, позволяющее сравнительно простое регулирование запасаемой энергии.
Для обеспечения различных режимов заряда ЕНЭ целесообразно применять ЗУ с инверторами, в которых, за счет управления полупроводниковыми ключами можно реализовать все перечисленные выше режимы изменения средней мощности в процессе заряда. Однако, импульсы тока, потребляемые от источника, будут изменяться по амплитуде и длительности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
