Введение 6
Патентный обзор 9
Информационный обзор 15
1.1. Области применении постоянного тока в технологии 15
1.2. Выпрямитель в источнике питания постоянного тока 16
1.3. Электрооборудование источников питания постоянного тока... 19
Импульсные источники питания, работающие в ключевом режиме 26
Зарядные устройства накопителей энергии 33
Разрядное устройство импульсного преобразователя 34
Схемы ИМПУЛЬСНЫХ источников питания 35
Надежность ИВЭП 43
Источники питания быстропроточных лазеров 47
Специальная часть 52
Задача 52
Методы решения 53
Общие решения 53
Моделирование принудительной конвекции охлаждения корпуса с вентилятором и решетка радиатора 57
Резюме 57
Глобальные определения 58
Учет материала изготовления компонентов при охлаждении 60
Заключение 78
Список литературы
Большие возможности, открывающиеся в электротехнологии при использовании полупроводниковых преобразователей электроэнергии, определяют все возрастающий интерес к таким устройствам со стороны самого широкого круга специалистов. Эти устройства позволяют преобразовывать электроэнергию без движущих деталей и с весьма малыми потерями, а также получать ее в виде постоянного тока, переменного тока «нестандартной» частоты, начиная от долей герца и кончая десятками мегагерц, импульсов тока и т.д. Кроме того, одновременно с преобразованием энергии данные преобразователи позволяют осуществлять плавное регулирование передаваемой мощности с высоким быстродействием и стабилизацию электрических параметров (тока, напряжения, мощности, частоты и др.). Силовая электроника, базирующаяся на полупроводниковых приборах с большой нагрузочной способностью, к которым относятся диоды, транзисторы и тиристоры, вместе с бурно развивающейся микроэлектроникой дает возможность создавать преобразователи с высокими эксплуатационными показателями.
Электротермические и электротехнологические установки обладают специфическими особенностями, которые предъявляют к источникам питания высокие требования, как по точности регулирования основных параметров, так и по энергетическим характеристикам. Данные установки являются наиболее крупными потребителями электроэнергии (установленная мощность достигает десятков мегаватт); диапазон рабочих частот колеблется от единиц герц до десятков мегагерц при непрерывном и импульсном формах тока. Поэтому правильный выбор тина источника питания и его схемы, а также возможность плавного регулирования выходных параметров по оптимальному алгоритму обеспечивают высокие технико-экономические показатели установки.
Качество генерации электрической дуги плазмотронами во многом определяется источником питания (ИП), который должен обеспечивать устойчивое горение дуги, поддержание заданного среднего значения тока, управление средним значением тока в диапазоне от начального до номинального, заданный уровень пульсаций, максимально возможный КПД, максимально возможное значение коэффициента мощности, обладать минимальными массогабаритными показателями и ценой.
Для рассматриваемого плазмотрона целесообразно использовать следующий источник питания: тиристорный управляемый выпрямитель с автоматической стабилизацией тока и обратной связью по току.
Напряжение холостого хода ИП должно быть больше рабочего напряжения дуги плазмотрона. Как было показано выше, рабочее напряжение на дуге плазмотрона 216 В, сила тока -100 А. Принимаем коэффициент запаса по напряжению равным 1,3.
К настоящему времени лазерная генерация в лабораторных условиях получена на сотнях различных материалов, используемых в качестве активной среды, и этот список новых лазерных источников излучения продолжает расширяться.
Лазеры разделяются по типам прежде всего в зависимости от их активной среды. Разнообразие свойств активных веществ приводит к большому числу возможных механизмов получения инверсии населенности и требует различных способов возбуждения активной среды. Все это затрудняет введение достаточно простой, но в то же время всеобъемлющей классификации лазеров. Тем не менее лазеры можно классифицировать по следующим признакам: по агрегатному состоянию активной среды (газовые, твердотельные, жидкостные, полупроводниковые); методу накачки (газоразрядные, газодинамические, химические, инжекционные), временному режиму генерации (непрерывные, импульсные, импульсно-периодичесикие); частотному режиму генерации (одно- и многомодовые, одночастотные); уровню выходной мощности излучения; эксплуатационным характеристикам (КПД, уровню потребляемой мощности, массогабаритными параметрами и
пр.) Наиболее подробно рассмотрим молекулярные лазеры на колебательновращательных переходах в пределах одного электронного состояния (С02).
Газоразрядные С02-лазеры представляют собой целый класс лазеров, различающихся по способу прокачки, возбуждения и охлаждения рабочей смеси:
С02-лазеры с диффузионным охлаждение рабочей смеси (с медленной продольной прокачкой);
С02-лазеры с конвективным охлаждением рабочей смеси (с быстрой продольной или поперечной прокачкой);
Импульсные электроразрядные С02- лазеры; С02- лазеры
Газодинамические С02- лазеры;
Волноводные С02- лазеры с ВЧ возбуждением;
В некоторых типах С02-лазеров может использоваться накачка электронным пучком, а также предионизация УФ излучением.
С02 являются одними из наиболее распространенных типов современных лазеров. Это связано с его высокой эффективностью, простой реализации и возможностью достижения большой мощности излучения. С02- лазеры характеризуются наибольшими значениями достигнутой средней мощности излучения, хорошей отработанностью конструкций, высокими значениями полной энергетической эффективности (до 10%), хорошим оптическим качеством пучка, надежностью и эксплуатации.
Анализ полученных результатов исследования показал, что разработанная модель может применяться в расчетах при проектировании источников питания и регулирования температуры систем питания, а также при выполнении исследовательских и проектных работ по реконструкции систем энергоснабжения плазменных технологических комплексов.
