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推拉式電磁鐵電源改造應用方案

作者: 發布時間:2020-09-29 14:35:21點擊:696

推拉式電磁鐵電源改革利用計劃

  一、引言
在液態金屬實驗回路(Liquid  M etal  Experimental  Loop,即LM EL)上實驗研究自冷卻包層中液態金屬的磁流體能源學(Magnetohydrodynamics,即M HD)效應問題,由推拉式電磁鐵供給的穩恒均勻磁場的牢固性、堅固性及其磁場參數的變更范疇對M HD 效應的實驗研究存在直接的影響。而磁場參數牢固性、堅固性直接收推拉式電磁鐵的供電電源輸出的電壓跟電流的牢固性跟堅固性決定。M H D 的實驗請求磁場參數在 0 一 2T 范疇內連續可調,同時請求牢固性好、堅固性高。也就是請求推拉式電磁鐵電源在0 – 200A 的范疇內連續可調,且牢固性好,堅固性高,交換成分小的輸出電流。而改革前的電源存在如下不足:1.電源的牢固性差跟堅固性低;2 電源輸出的交換電流成分過重;
  3. 電流輸出范疇為:40一80A 跟 120一160A,即電源的起始電流為40A , 更大輸出電流為 160A ,而且 80 一 120A 的范疇內呈現缺口效應。因為電源存在的這些不足,導致磁場參數的牢固性差跟堅固性低,磁場參數的可調節范疇小,影響 M H D 效應實驗研究的正確性跟堅固性。因此,必須改革推拉式電磁鐵電源,使其電流輸出能滿意實驗的請求。

  二、整流電源
本電源是在 “七五”期間,設計、組建液態金屬實驗回路時,依據 111室提出的請求委托給一所 106 室的頗永忠等同道設計、加工的。電源由主電路跟把持電路兩局部組成,主電路局部重要是由六個可控硅(SCR)組成的三相全控橋電路,而可控硅的觸發把持電路局部是由電阻、電容、電感以及晶體管等分別元件制造的六個觸發把持板、一個電流輸出調節板及其一系列小變壓器(包含六個同步
變壓器)。該把持電路自身的牢固性、堅固性跟抗煩擾才干差。而且所用元器件均已經陳腐,元器件參數不牢固,堅固性差,導致各項觸發把持角的大小不跟諧、調節范疇小。從而使電源的輸出電流不牢固差、交換成份大,輸出的電流范疇為40  – 160A,并且在80  – 120A 左右的電流范疇內呈現缺口效應。不滿意推拉式電磁鐵請求的。- 200A 的電流范疇內連續可調的前提。該電源誠然經過領永忠等同道的屢次考試,但因為該電源觸發把持電路自身固有的弱點,多少次考試均為使電源參數得到改良。因此 只有徹底轉變電源觸發把持電路局部,才干從基本上解決電源的電流參數,滿意實驗請求。

  三、電源改革計劃
木電源的負載推拉式電磁鐵為理性負載(即。L; R , R=3-4 0 ),負載的電流大,主電路采取三相全控橋整流是公道的。接于負載兩真個續流二極管起到牢固輸出電流的作用。因此,主電路仍然采取三相全控橋整流電路,對可控硅的過電流維護跟過電壓維護等均不作任何變動,而對觸發把持電路局部進行徹底地調換。目前,機能牢固、抗煩擾才干強的觸發把持電路有以下多少品種型:
  1. 正弦波同步信號觸發器;
  2. 鋸齒波同步信號觸發器; 3 集成電路觸發器。前兩種為分別元件制造的觸發把持板,且都須要六個同步觸發把持板的觸發輸出級去分辨觸發把持六個可控硅的導通情況,另外還須要一個移項把持板用于調節輸出電壓。而第三種集成電路觸發器,是最近多少年才發展起來的一種新型觸發器。集成電路觸發器專門對可控硅裝置中觸發電路的基本單元進行集成化,因此集成觸發電路大大地減小了觸發裝置的體積跟分量。全部觸發器集中于一塊電路板上,其利用、調試跟維修變得更加簡單,本錢也更低,同時還可進步了觸發裝置的移相機能跟堅固性跟抗煩擾才干,確保了電源輸出的牢固性跟調節范疇。綜上所述,采取了集成電路觸發器來完全調換電源上現有的觸發電路。經過進一步調研,發明“航空航天部六九一廠”生產的“KJZ6可控硅三相全控橋觸發把持器”是很幻想的一種觸發把持器。106 室頗永忠他們已利用該觸發把持器對451的有關電源進行了改革。已證明KJZ6觸發電路板的機能牢固、堅固性高、抗煩擾才干強。因此,選定了 “K JZ6 可控硅三相全控橋把持板” 來調換了電源上愿來的觸發電路。
  四、K JZ6 可控硅三相全控橋把持板KJZ6可控硅三相全控橋把持板用于可控硅三相橋式全控變流器的觸發。它將把持電壓幅度轉換為相應導通角功率足夠大的觸發脈沖使主電路堅固地工作,每一相輸出脈沖能堅固地驅動一只大功率可控硅元件。該把持板有八種功能: 1.同言Y-:步濾波網絡,不受電源中波形畸變跟換流缺口的煩擾。2.適應較寬的同步電壓范疇,并只有三雷同步電壓。3.各相脈沖問小均衡度很小。4.能很便利地與調節體系匹配,并只有調節輸入信號的高低線就可調正整流跟逆變角。5.輸出是脈神列式的雙脈沖,脈沖變壓器(每個可控硅配 一個,共六個脈沖變壓器)體積小,對各種寬度的脈沖可能利用同一規格的脈沖變壓器。6.有一個脈沖輸出把持端,用以把持脈沖的輸出跟在正反組可逆體系中作邏輯切換把持。7.因為利用了專門設計的KJ004.  KJ041,  KJ042集成電路,把持板體積小,調劑跟維修十分便利,線路稍加修改可用于雙相可控硅或反并聯可控硅的只相交換調壓電路。8.把持板有整流穩壓器件,利用時僅需一個輸出雙20V 的變壓器就可工作,用戶不需另搞幫助 電源 。
4-
  1. K JZ6 可控硅三相全控橋把持板電參數:

  1. 交換同步電壓: 三相30V 士5V (有效值)

  2. 同步工作電流: 2- 3 m A .

  3. 同步接法: 380 V/30  V A/Y .

  4. 移相把持電壓(相利用 120’移相范疇)

  (1)- 8 一 + 8 V I

  (2)礴 一 +4 V ,

  (3)  0一 +8 V I

  (4)  -8一 o v ,

  5. 移相輸入阻抗: 邁3 M .

  6. 移相范疇〔更大): 170
7 觸發脈沖情勢: 脈沖列調制式雙脈沖。

  8. 脈沖列頻率: 5- 10 K Hz 。

  9. 輸出級容許負載電流: – < 800  m A a

  10. 脈沖前沿: < _ l us.

  11. 各相脈沖不均衡度:‘+3

  12. 電源電壓: 士巧V 士5 % 。推拉式電磁鐵在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導電繞組,這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性,它也叫做框架式電磁鐵。

  13. 消耗電流: 正 15 V 電流 ‘85 m A ,負 15V 電流< _ 85 m A o

  14. 整流輸出交換電源每組各 18 V 。

  15. 容許利用環境溫度: -10一十70  }C.

  16. 板子尺寸: 124 x 166  cm 44 線插座聯接。推式電磁鐵這樣的電磁鐵在通電時有磁性,斷電后磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的應用,由于它的發明也使發電機的功率得到了很大的提高。
‘ 目 1 , 節 。
4-2.觸發電路的抗煩擾辦法:
外界的電磁煩擾,常會造成可控硅誤觸發,影響可控硅整流裝置的畸形工作。造成可控硅誤觸發的重要起因有:

  1. 門極、陰極間存在磁場煩擾信號。

  2. 觸發電路中混淆有煩擾信號。

  3. 可控硅的電壓回升率(duldt)指標過低,陽極、陰極間的外加電壓回升率太大,造成可控硅誤導通。針對以上起因,采取下列辦法來消除〔或減小)煩擾信號,避免煩擾信號進入門極 。

  1. 選用門極觸發電流較大、duldt指標較高的可控硅。

  2. 門極回路的導線應采取屏蔽線,金屬屏蔽層應接地良好。

  3. 把持回路應單獨敷線,走線應盡可能闊別大電流的導線,避開會產生煩擾的器件。如將把持回路盡量闊別主回路、繼電器跟接觸器及其操作線路。

  4. 觸發器的電源變壓器、同步變壓器的初級跟次級繞組應加靜電屏蔽。脈沖變壓器的初、次級間應有足夠的絕緣。

  5. 在觸發電路中可增加 RC 濾波環節、以消除電網的高頻煩擾。

  6. 在湊近可控硅的門極跟陰極間并接小電容C 跟電阻 R

  五、可控硅的維護辦法

  1. 過流維護辦法

  (1)疾速熔斷器:個別熔斷絲熔斷時光較bt不能用作維護可控硅的熔斷器,因此必須采取銀質熔絲的疾速熔斷器。其接法可抉擇: a. 與可控硅元件串聯; b.接在三相輸入端;c 串接在輸出負載上。實現對可控硅的短路維護。熔斷器的電流定額應盡量瀕臨實際工作電流有效值,而不是按維護元件的電流定額值(均勻值)選取。

  (2)過電流繼電器:直流過電流繼電器接在輸出真個直流側;或在輸入端經電流互感器接入靈敏的過電流繼電器,實現對可控硅跟負載設備的過載維護。但這種電路對產生短路故障不很有效。

  (3)過流截止維護;在三相變壓器的次級輸出端接入三相全控橋的線路上裝置電流互感器,來自電流互感器的信號在經過三相橋式整流后取反回信號使觸發脈沖后移,在呈現過電流時減小可控硅的導通角或結束觸發輸出,使翩輸出電流減小,實現過流截止維護。

  2. 可控硅的過電壓維護
引起過電壓的重要起因: 在可控硅電路被接通、斷開或換流時,因為電路中有電感,將會產生感應過電壓。外部的浪涌電壓,如蕾擊引起的過電壓等。因為過電壓尖峰高,作用時光短,因此采取電容、電阻串聯后的 “接收電路”與可控硅并聯進行對過電壓的克制。

  六、 論斷
已改革結束后的推拉式電磁鐵電源,其電源的牢固性、堅固性及其電壓輸出的可調節范疇方面均得到了很好的改良,達到了自身請項 目標預期目標。重要表當初以下多少個方面:

  1. 通過調節移項電位器調節移項把持電壓,可使電源的輸出電流從 0 一200A范疇內連續可調,而且參數牢固。也就是實現了使磁場參數在 0- 2T 范疇連續可調,克服了改革前推拉式電磁鐵供給的更低磁場參數只有 0.94T 的不足,增加低磁場參數下的 M H D 壓降效應的實驗數據,同時還消除因缺la 效應引起的磁場參數的非連續局部。

  2. 在觸發導通角雷同時,磁場的直流成分更大,交換分量更小。當輸出電流較低時,也就是觸發導通角較小時,輸出電流的交換成分較重; 隨著輸出電流的進步,導通角的增大,電流的交換成分也就相應地降落,直流成分增大,也就是磁場的牢固性跟堅固性更高。有利于進步 M H D 壓降丈量的正確性。總的來說,推拉式電磁鐵電源采取 KJZ6 集成電路觸發板后,觸發信號牢固,各相觸發脈沖間的不均衡度很小,抗煩擾才干強,輸出電流的牢固性高,調節范疇廣,實現了預期的目標。

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  3. 電流輸出范疇為:40一80A 跟 120一160A,即電源的起始電流為40A , 更大輸出電流為 160A ,而且 80 一 120A 的范疇內呈現缺口效應。因為電源存在的這些不足,導致磁場參數的牢固性差跟堅固性低,磁場參數的可調節范疇小,影響 M H D 效應實驗研究的正確性跟堅固性。因此,必須改革推拉式電磁鐵電源,使其電流輸出能滿意實驗的請求。

  二、整流電源
本電源是在 “七五”期間,設計、組建液態金屬實驗回路時,依據 111室提出的請求委托給一所 106 室的頗永忠等同道設計、加工的。電源由主電路跟把持電路兩局部組成,主電路局部重要是由六個可控硅(SCR)組成的三相全控橋電路,而可控硅的觸發把持電路局部是由電阻、電容、電感以及晶體管等分別元件制造的六個觸發把持板、一個電流輸出調節板及其一系列小變壓器(包含六個同步
變壓器)。該把持電路自身的牢固性、堅固性跟抗煩擾才干差。而且所用元器件均已經陳腐,元器件參數不牢固,堅固性差,導致各項觸發把持角的大小不跟諧、調節范疇小。從而使電源的輸出電流不牢固差、交換成份大,輸出的電流范疇為40  – 160A,并且在80  – 120A 左右的電流范疇內呈現缺口效應。不滿意推拉式電磁鐵請求的。- 200A 的電流范疇內連續可調的前提。該電源誠然經過領永忠等同道的屢次考試,但因為該電源觸發把持電路自身固有的弱點,多少次考試均為使電源參數得到改良。因此 只有徹底轉變電源觸發把持電路局部,才干從基本上解決電源的電流參數,滿意實驗請求。

  三、電源改革計劃
木電源的負載推拉式電磁鐵為理性負載(即。L; R , R=3-4 0 ),負載的電流大,主電路采取三相全控橋整流是公道的。接于負載兩真個續流二極管起到牢固輸出電流的作用。因此,主電路仍然采取三相全控橋整流電路,對可控硅的過電流維護跟過電壓維護等均不作任何變動,而對觸發把持電路局部進行徹底地調換。目前,機能牢固、抗煩擾才干強的觸發把持電路有以下多少品種型:
  1. 正弦波同步信號觸發器;
  2. 鋸齒波同步信號觸發器; 3 集成電路觸發器。前兩種為分別元件制造的觸發把持板,且都須要六個同步觸發把持板的觸發輸出級去分辨觸發把持六個可控硅的導通情況,另外還須要一個移項把持板用于調節輸出電壓。而第三種集成電路觸發器,是最近多少年才發展起來的一種新型觸發器。集成電路觸發器專門對可控硅裝置中觸發電路的基本單元進行集成化,因此集成觸發電路大大地減小了觸發裝置的體積跟分量。全部觸發器集中于一塊電路板上,其利用、調試跟維修變得更加簡單,本錢也更低,同時還可進步了觸發裝置的移相機能跟堅固性跟抗煩擾才干,確保了電源輸出的牢固性跟調節范疇。綜上所述,采取了集成電路觸發器來完全調換電源上現有的觸發電路。經過進一步調研,發明“航空航天部六九一廠”生產的“KJZ6可控硅三相全控橋觸發把持器”是很幻想的一種觸發把持器。106 室頗永忠他們已利用該觸發把持器對451的有關電源進行了改革。已證明KJZ6觸發電路板的機能牢固、堅固性高、抗煩擾才干強。因此,選定了 “K JZ6 可控硅三相全控橋把持板” 來調換了電源上愿來的觸發電路。
  四、K JZ6 可控硅三相全控橋把持板KJZ6可控硅三相全控橋把持板用于可控硅三相橋式全控變流器的觸發。它將把持電壓幅度轉換為相應導通角功率足夠大的觸發脈沖使主電路堅固地工作,每一相輸出脈沖能堅固地驅動一只大功率可控硅元件。該把持板有八種功能: 1.同言Y-:步濾波網絡,不受電源中波形畸變跟換流缺口的煩擾。2.適應較寬的同步電壓范疇,并只有三雷同步電壓。3.各相脈沖問小均衡度很小。4.能很便利地與調節體系匹配,并只有調節輸入信號的高低線就可調正整流跟逆變角。5.輸出是脈神列式的雙脈沖,脈沖變壓器(每個可控硅配 一個,共六個脈沖變壓器)體積小,對各種寬度的脈沖可能利用同一規格的脈沖變壓器。6.有一個脈沖輸出把持端,用以把持脈沖的輸出跟在正反組可逆體系中作邏輯切換把持。7.因為利用了專門設計的KJ004.  KJ041,  KJ042集成電路,把持板體積小,調劑跟維修十分便利,線路稍加修改可用于雙相可控硅或反并聯可控硅的只相交換調壓電路。8.把持板有整流穩壓器件,利用時僅需一個輸出雙20V 的變壓器就可工作,用戶不需另搞幫助 電源 。
4-
  1. K JZ6 可控硅三相全控橋把持板電參數:

  1. 交換同步電壓: 三相30V 士5V (有效值)

  2. 同步工作電流: 2- 3 m A .

  3. 同步接法: 380 V/30  V A/Y .

  4. 移相把持電壓(相利用 120’移相范疇)

  (1)- 8 一 + 8 V I

  (2)礴 一 +4 V ,

  (3)  0一 +8 V I

  (4)  -8一 o v ,

  5. 移相輸入阻抗: 邁3 M .

  6. 移相范疇〔更大): 170
7 觸發脈沖情勢: 脈沖列調制式雙脈沖。

  8. 脈沖列頻率: 5- 10 K Hz 。

  9. 輸出級容許負載電流: – < 800  m A a

  10. 脈沖前沿: < _ l us.

  11. 各相脈沖不均衡度:‘+3

  12. 電源電壓: 士巧V 士5 % 。

  13. 消耗電流: 正 15 V 電流 ‘85 m A ,負 15V 電流< _ 85 m A o

  14. 整流輸出交換電源每組各 18 V 。

  15. 容許利用環境溫度: -10一十70  }C.

  16. 板子尺寸: 124 x 166  cm 44 線插座聯接。
‘ 目 1 , 節 。
4-2.觸發電路的抗煩擾辦法:
外界的電磁煩擾,常會造成可控硅誤觸發,影響可控硅整流裝置的畸形工作。造成可控硅誤觸發的重要起因有:

  1. 門極、陰極間存在磁場煩擾信號。

  2. 觸發電路中混淆有煩擾信號。

  3. 可控硅的電壓回升率(duldt)指標過低,陽極、陰極間的外加電壓回升率太大,造成可控硅誤導通。針對以上起因,采取下列辦法來消除〔或減小)煩擾信號,避免煩擾信號進入門極 。

  1. 選用門極觸發電流較大、duldt指標較高的可控硅。

  2. 門極回路的導線應采取屏蔽線,金屬屏蔽層應接地良好。

  3. 把持回路應單
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