книги / Электрооборудование электровакуумного производства
..pdfТ а б л и ц а 1-15*
Основные расчетные соотношения для простых схем выпрямления
|
| |
Параметр |
|
|
Однотактные схемы |
|
Двухтактные схемы |
||
|
|
|
Однофазная1 |
Двухфазная2 |
Трехфазная® |
Однофазная* |
Трехфазная5 |
||
|
|
|
|
|
|||||
Транс- |
Действующее значение напряжения вторич- |
2 , 2 2 |
2 X U 1 |
0 , 8 5 5 |
1 , 1 1 |
0 , 4 3 |
|||
фор- |
ной обмотки и 2/ и о |
|
|
|
|
|
|
|
|
матор |
Действующее значение тока вторичной об- |
1 , 5 7 |
0 , 7 8 5 |
0 , 5 8 |
1 , 1 1 |
0 , 8 1 5 |
|||
|
мотки / 2/ / 0 |
значение тока |
первичной |
|
|
|
|
|
|
|
Действующее |
1 , 4 5 — 1 , 5 7 |
1 , 1 1 |
0 , 4 8 |
1 , 1 1 |
0 , 8 1 5 |
|||
|
обмотки I J I о |
|
|
|
•Ктр |
/Стр |
Л"тр |
Дтр |
Лтр |
|
Типовая мощность трансформатора /?THn//>0 |
||||||||
|
3 , 5 |
1 , 4 8 |
1 , 3 5 |
1 , 2 3 |
1 , 0 4 5 . |
||||
|
Вынужденное |
намагничивание |
сердечника |
Есть |
Нет |
Есть |
Нет |
Нет |
|
|
Обратное напряжение на один вентиль |
3 , 1 4 |
3 , 1 4 |
2 , 0 9 |
1 , 5 7 |
1 , 0 4 5 |
|||
Вен- |
^Аэбр/и 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение тока вентиля / ов/ / 0 |
1 , 0 |
0 , 5 |
0 , 3 3 |
0 , 5 |
0 , 3 3 |
||||
ТИЛЬ |
Действующее значение тока |
вентиля / в/ / 0 |
1 , 5 7 |
0 , 7 8 5 |
0 , 5 8 7 |
0 , 7 8 5 |
0 , 5 7 8 |
||
|
Амплитудное значение тока |
вентиля / ав/ / 0 |
3 , 1 4 |
1 , 5 7 |
1 , 2 1 |
1 , 5 7 |
1 , 0 4 5 |
||
|
Число вентилей |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
6 |
|
Пуль- |
Частота основной гармоники fc |
|
1 |
2 |
3 |
2 |
6 |
||
сация |
Коэффициент пульсации К |
|
|
1 , 5 7 |
0 , 6 7 |
0 , 2 5 |
0 , 6 7 |
0 , 0 5 7 |
1 Однофазная однополупериодная.
2 Однофазная двухполупериодная.
3 Трехфазная с нулевым проводом.
4 Однофазная мостовая.
5 Трехфагная мостовая.
высоких требованиях к пульсации, когда требуются простота и минимальное количество вентилей. С увели чением мощности нагрузки и возрастанием требований к величине пульсации переходят к трехфазным одно- и двухтактным схемам. Трехфазная однотактная схема, которую называют трехфазной схемой с нулевым про водом, имеет вынужденное намагничивание трансфор матора, с которым борются путем секционирования вто ричных обмоток и включения их по схеме «зигзаг» (взаимная компенсация магнитных потоков, создавае мых постоянной составляющей выпрямленного тока). Достоинства трехфазных схем заключаются в лучшем использовании трансформатора по сравнению с одно фазными схемами, равномерной нагрузке на питающую сеть трехфазного тока, упрощении сглаживающего фильтра за счет уменьшения величины пульсации и увеличения ее частоты. В случае использования подо гревных вентилей (тиратронов, газотронов и др.) для трех вентилей может быть использован общий транс форматор накала. При использовании ртутного выпря мителя удобно иметь трехфазную схему, так как у ртутного вентиля при любом числе анодов один об щий катод.
Трехфазная мостовая схема имеет преимущества перед трехфазной схемой с нулевым проводом, которые выражаются в следующем: отсутствие вынужденного намагничивания, значительно меньшие габариты и мас са трансформатора ввиду полного использования его, возможность получения двух напряжений (между нуле вой точкой и каждым выводом выпрямителя, равных
половине |
выпрямленного |
напряжения), |
увеличенную |
|
в 2 раза частоту |
и резко |
уменьшенное значение пуль |
||
сации. Основным |
недостатком схемы является необхо |
|||
димость |
применения большого количества |
вентилей — |
шести вместо трех.
Глава вторая
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
2-1. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ
Ксовременным электронным приборам, работающим
всложных условиях (широкий диапазон рабочих тем ператур, вибрация и т. д.), предъявляются высокие тре-
92
бования по надежности и долговечности, которые во мноюм определяются свойствами и качеством материа лов, применяемых при их изготовлении. Наиболее ответ ственные высокотемпературные детали электронных приборов (катоды, сетки и высокотемпературная арма тура) изготавливаются в основном из тугоплавких ме таллов— вольфрама, молибдена, тантала и сплавов на их основе. Для изготовления деталей электронных при боров используется широкий ассортимент полуфабрика тов из тугоплавких металлов в виде проволоки, прутков и ленты.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Особенности технологических процессов получения и обработки тугоплавких металлов обусловлены высокой температурой плавления (W — 3380°С, Та — 2996°С, Мо — 2610°С), высокой прочностью и быстрой окисляемостью при высоких температурах. Высокие температу ры плавления не позволяют получать тугоплавкие ме таллы методом выплавки их из руд. Поэтому для полу чения тугоплавких металлов из руд применяется слож ная технология химической переработки, в результате которой получают порошки тугоплавких металлов. Тех нология получения тугоплавких металлов в компактном виде из порошков в каждом отдельном случае имеет свои особенности, но в целом состоит из следующих основных операций:
1) прессование порошка в штабики;
2) низкотемпературное спекание штабиков;
3)высокотемпературное спекание штабиков (сварка);
4)обработка давлением (ковка, прокатка, воло чение) ;
5)промежуточные отжиги полуфабрикатов для сня тия нагарговки;
6) очистка поверхности полуфабрикатов от окислов и смазки;
7) отделочный отжиг готовых полуфабрикатов;
8) нанесение покрытий (гальванических и др.). Из-за высокой прочности тугоплавких металлов и
хрупкости вольфрама и молибдена обработку этих ме таллов необходимо проводить в горячем состоянии. Температура ковки, прокатки должна быть 1600—1400°С, температура волочения — 1100—800°С. Это необходимо
93
для увеличения пластичности и уменьшения прочности тугоплавких металлов. В связи с быстрой окисляемостью тугоплавких металлов на воздухе при высоких температурах нагрев тугоплавких металлов в процессе спекания, отжига и на операциях высокотемпературной обработки необходимо проводить в защитной атмосфере водорода, смеси азота и водорода, аргона или в ва кууме.
Механическая обработка тугоплавких металлов осу ществляется в нагретом состоянии, что позволяет уве личить пластическую деформацию металла при мень шем износе инструмента. Молибден и вольфрам при низкотемпературном волочении, как правило, защища ются от окисления графитовой смазкой (аквадагом). Для производства тугоплавких металлов характерна весьма высокая насыщенность разнообразным электро оборудованием. Это различные электроприводы с дви гателями переменного и постоянного тока, снабженные, кроме коммутационной аппаратуры, устройствами авто матического выключения при обрыве проволоки или пе регрузках, программными устройствами по технологи ческому циклу (управление по температуре), устройст вами стабилизации скорости вращения (протяжки), счетчиками метража и другими вспомогательными устройствами. Это — большой парк различных печей (в том числе с малой тепловой инерционностью) пря мого и косвенного электронагрева, обеспечивающих со блюдение заданного технологического режима с высо кой степенью точности благодаря применению систем автоматического регулирования температуры или про граммных устройств со стабилизацией заданных пара метров технологической обработки. Это также большая группа различного электротехнического вспомогательно го оборудования (источники тока и напряжения разной мощности, установки высокочастотного сверления алма зов для изготовления фильер и т. д.), теплотехнические приборы, а также приборы контроля и измерения не электрических величин электрическими методами.
С В А Р К А В О Л Ь Ф Р А М О В Ы Х Ш Т А Б И К О В
Технические решения целого ряда задач производ ства тугоплавких металлов могут быть использованы в других отраслях промышленности. На рис. 2-1 пред ставлена принципиальная электрическая схема установ
им
ки сварки вольфрамовых штабиков и диаграмма изме нения тока сварки по заданному технологическому цик лу обработки. Для повышения эффективности установка снабжена двумя водородными сварочными аппаратами, работающими поочередно, в которых несколько штаби ков включаются последовательно. Схема состоит из следующих основных узлов: / — регулятор тока сварки, выполненный на автотрансформаторе с электроприво дом VII; IX, X — сварочные аппараты: II — распредели тель шаговый ШИ (типа ШИ 50-4), обеспечивающий получение четырех различных технологических режи мов сварки; III — задатчик тока сварки в виде стаби лизированного источника напряжения с делителем на
выходе; IV — измерительное |
устройство, |
представляю |
|
щее собой преобразователь |
переменного |
тока сварки |
|
в пропорциональный сигнал |
постоянного |
тока. Выпол |
|
нено в виде измерительного |
трансформатора тока, |
на |
|
груженного на выпрямитель по мостовой схеме; |
V — |
нуль-индикатор на базе дифференциального электрон ного реле; VI — тиратронное реле времени, обеспечи вающее временную программу (на тиратроне ТГЗ-01/1,3); VIII — исполнительное реле в виде двух промежуточ ных реле Р2 и Р3. Сварочный ток регулируется по за данной программе. Тиратронное реле времени VI через определенные промежутки времени выдает запускающие импульсы, передвигающие шаговый распределитель на следующую ступень (шаг). Величина промежутка вре мени (частота следования импульсов) может изменять ся скачкообразно (переключателем ВС) и плавно (по тенциометрами Язо—Дм). Временной интервал опреде ляется временем заряда конденсатора Сi до напряже ния зажигания тиратрона. Зажигание тиратрона вызы вает разряд конденсатора Ct через тиратрон и обмотку реле Р^ контакты которого включают цепь питания катушки шагового искателя ШИ1. Тиратрон гаснет после разряда конденсатора и выключает реле Pi, при размыкании контактов которого шаговый искатель пе реходит на следующий контакт. В соответствии с за данной программой на контакты шагового искателя подается напряжение с выходного делителя задатчика тока III. Потенциометры Яг6—Я27 служат для установки максимальных значений тока через штабик, /макс— =5000 А для верхнего положения переключателя В3, Iмакс==2500 А для нижнего. Так как на выходе включен
95
делитель, состоящий из 25 одинаковых резисторов, то максимальное значение изменения для соседних рези сторов не превышает 200 А для верхнего положения переключателя и 100 А — для нижнего. Напряжение, полученное в результате преобразования величины тока сварки в пропорциональный сигнал постоянного тока
ад
с помощью измерительного устройства, подается встреч но напряжению программы, снимаемому с выходного делителя задатчика тока через шаговый распределитель. Разность этих напряжений поступает в качестве управ ляющего сигнала на вход нуль-индикатора V. При ра венстве тока сварки заданному значению программы управляющий сигнал равен нулю, а при неравенстве может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от того, будет ли ток сварки больше или меньше заданного программой значения. Вариант не-
вольфрамовых штабиков и диаграмма изменения тока.
7—75 |
97 |
равенства вызывается либо сменой задания тока про граммы, либо изменением тока сварки в результате изменения сетевого напряжения или изменения вели чины сопротивления штабика при нагреве и т. д. В анод ной цепи дифференциального лампового усилителя включено двухобмоточное трехпозиционное поляризо ванное реле Pi типа РП-5, которое через исполнитель ное реле (Рг—Рз) управляет электроприводом авто трансформатора. При нулевом сигнале на входе нульиндикатора якорь реле Pi находится в среднем положении — электропривод выключен. При появлении сигнала одного знака якорь реле Pi замыкает один кон такт— включается электропривод, заставляющий пере мещаться движок автотрансформатора в сторону умень шения амплитудного значения управляющего сигнала на входе нуль-индикатора. При появлении сигнала другого знака якорь реле Pi замыкает другой кон такт— электропривод автотрансформатора реверсирует ся, также уменьшая управляющий сигнал за счет регу лирования величины тока сварки до заданного значе ния. Таким образом, вне зависимости от причин, вызвавших отклонение, во время обработки поддержи вается заданное программой значение тока сварки. Для контроля режима установка снабжена необходимыми измерительными нриборами.
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ.
На рис. 2-2 показана техн ^логическая схема нанесе ния гальванических покрытии на проволоку из туго плавких металлов на базе усыновим электролитическо го золочения. Проволока перематывается со смоточной катушки на приемную катушку, проходя при этом по-
2
7 \ / \ / н |
12 |
12 |
|
Рис. 2-2. Технологическая схема нанесения гальванических покрытий.
1 — направляющий |
ролик; |
2 — ванночки |
травления; 3 — ванночки |
промывки |
|||||
проточной водой; |
4 — ванночка |
золочения; |
5 — ванночка |
промывки дистилли |
|||||
рованной водой; 6 — направляющий ролик; |
7 — смоточный |
механизм; |
8 — цир |
||||||
куляционная система щелочного |
электролита; 9 — подача |
проточной |
воды от |
||||||
сети; |
10 — циркуляционная |
система электролита |
золочения; / / — циркуляцион |
||||||
ная |
система дистиллированной |
воды; |
12 — печь |
электрическая водородная; |
|||||
|
|
/ 5 — намоточный |
механизм. |
|
|
9?
следовательно ванны травления, электролитического золочения, промывки и водородную печь отжига про волоки. Электрооборудование установки, кроме комму тационной аппаратуры, содержит целый ряд узлов, являющихся типичными для различного оборудования производства электронных приборов. Электродвигатели постоянного тока для привода намоточных головок пи таются от блока стабилизации скорости. Натяжение
проволоки осуществляется регулированием |
напряжения |
|
обмотки возбуждения |
электродвигателя, |
работающего |
в тормозном режиме. |
Электродвигатель |
установлен |
в смоточной головке. Температура подогрева электро лита поддерживается автоматически на заданном уров не с помощью контактного термометра, управляющего включением нагревателя электролита через усилитель с релейным выходом. На рис. 2-3 показана схема уси лителя. Пока температура нагрева не достигла значе ния, установленного на контактном термометре, его кон такт разомкнут. Транзистор Тi закрыт, Т3 открыт, реле Р% включено— включен нагреватель. При достижении заданной температуры замыкается цепь контактного
термометра, транзистор |
7\ открывается, Т2 закрывается, |
7* |
99 |
в результате чего выключается нагреватель. При охлаж дении размыкается цепь контактного термометра, и весь цикл повторяется. Установка снабжена счетчиком мет ража, выполненным в виде мерного колеса с флажком, при прохождении которого через паз головки датчика типа БВК (бесконтактный выключатель конечный) вы дается импульс счета. Технологические процессы трав ления и нанесения покрытия ведутся яри заданных зна чениях тока, стабилизация которых осуществляется с помощью полупроводниковых стабилизаторов. Под держание заданной температуры водородной печи и ее регулирование обеспечиваются питанием нагревателя от блока стабилизации тока, электрическая схема кото рого приведена на рис. 2-4.
Синусоидальное напряжение, выпрямленное диода ми Дз и Д4, закрывает транзистор 1\. В этот момент происходит заряд емкости С2 через резистор R$. В мо мент прохождения синусоидального напряжения через нуль транзистор Тi открывается и емкость С2 разря жается.
Пилообразное напряжение приложено к переходу база — эмиттер усилителя-формирователя (транзистор Г2), на коллекторе которого выделяются прямоугольные импульсы. Эти импульсы через разделительную емкость С5 поступают на вход ждущего блокинг-генератора. Запускающий импульс блокинг-генератора открывает симистор Дц, в результате чего возникает напряжение на нагрузке.
Благодаря цепи обратной связи изменение тока в об мотке трансформатора тока сдвигает поджигающий импульс блокинг-генератора вслед за изменением на пряжения на входе усилителя-формирователя. Это сме щение и осуществляет стабилизацию тока с точностью ±1,5%. Регулирование тока нагрузки осуществляется вынесенным резистором R x в пределах от 5 до 30 А. Для подстройки нужного значения тока нагрузки ис пользуется резистор Rs-
Электрическая схема блока, предназначенного для питания, регулирования и стабилизации частоты враще ния с обеспечением плавного пуска электродвигателя постоянного тока мощностью до 1 кВт, представлена на -рис. 2-5. Максимальная мощность, потребляемая блоком на холостом ходу, — не более 15 Вт. Время раз гона двигателя регулируется в пределах от 5 до 30 с.
100