ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зарядные устройства емкостных накопителей энергии из "Источники питания лазеров " В источниках электропитания импульсных излучателей преимуш,ественно используются емкостные накопители энергии. Основной задачей зарядного устройства является передача из первичной питающей сети необходимой энергии в накопитель за время между импуль- сами разрядного тока. Возможные диапазоны частот повторения выходных импульсов источников питания Для различных типов излучателей приведены на рис. 3.4. Там же штриховой вертикальной линией показана условная граница принятого в лазерной технике деления источников питания на низкочастотные и источники питания с повышенной частотой повторения выходных импульсов. Такое деление при использовании промышленной сети 50 Гц определяет выбор направления разработки зарядных устройств. [c.39] Минимальное значение типовой мощности зарядного трансформатора получается при U t 2)IUm=0,8 и 11=0,458 [ыс( 1)=0]. [c.41] Включение коммутатора в состав зарядного устройства позволяет создать быстродействующую защиту от аварийного режима в цепи нагрузки [46]. [c.42] Зарядные устройства с реактивными токоограничп-вающими элементами L и С в достаточной степени равноценны по экономичности, и поэто,му на выбор типа токоограничивающего элемента могут повлиять. такие факторы, как простота схемы, наличие стандартных или разработанных уже элементов, минимальные габариты зарядного устройства, возможность повышения напряжения на емкостном накопителе без установки повышающего трансформатора. [c.42] Преимущество схемы зарядки с индуктивным токоограничивающим элементом (ИТЭ) в цепи первичного напряжения сети состоит в том, что эта индуктивность может быть совмещена с индуктивностью рассеивания силового повышающего трансформатора. Поэтому схемы с ИТЭ часто используются в низкочастотных источниках питания [47, 48]. Схемы зарядки с ИТЭ приведены на рис. 3.6,0 и б. [c.42] Схемы зарядки с емкостными токоограничивающими элементами (ЕТЭ), устанавливаемыми в цепь переменного напряжения, Позволяют собрать зарядное устройство на стандартных элементах в ряде случаев отказаться от повышающего трансформатора или использовать автотрансформатор, что также приводит к уменьшению габаритов и массы силовой части источников питания [49]. Две такие схемы (однополупериодного и двухпо-лупериодного удвоения напряжения) показаны на рис. 3.7,0 и б. ,. [c.44] Характер процессов зарядки, происходящих в обеих схемах, аналогичен. Отличие состоит в том, что в одно-полупериодной схеме в один полупериод происходит подготовка токоограничивающего конденсатора Сз к циклу зарядки конденсатора накопителя Снк в следующий полупериод (рис. 3.7,в). В двухполупериодной схеме в каждом полупериоде совмещены процессы зарядки накопителя Снк через один из токоограничивающих конденсаторов (например, через gi) и подготовки другого конденсатора (например, С32) к очередному циклу зарядки Снк (рис. 3.7,г) [49]. [c.45] При подаче на вход синусоидального напряжения сети (рис. 3.8,6) формирователь ФИ вырабатывает им-.пульсы, строго синхронизированные с положительной полуволной напряжения сети. Импульсы синхронизации поступают на первый вход схемы совпадения СС. Генератор тактовых импульсов ГТИ вырабатывает импульсы, например с частотой 0,5 Гц. Импульс с ГТИ поступает на расширитель Р и запускает его. На выходе Р выделяется расширенный импульс длительностью немногим более 20 мс при частоте сети 50 Гц. Этот импульс подается на второй вход СС. На выходе последней в момент совпадения импульсов на обоих входах выделяется одиночный импульс, из серии синхронизируюш.их импульсов, поступаюш.их от ФИ и следуюш.их с частотой сети. [c.47] Одиночный импульс опрокидывает Тг во второе устойчивое состояние. При этом с его выхода сигнал подается на реле управления РУ, где усиливается и разделяется на два канала, что необходимо для управления тиристорами Д1, Д2 зарядного коммутатора. С появлением сигналов на управляюш.их электродах тиристоров они открываются и напряжение сети прикладывается к первичной обмотке, трансформатора. В этот момент начинается зарядный процесс. Параллельно накопительному конденсатору Снк подключен высокоомный делитель, с которого напряжение обратной связи подается на первый вход сравнивающего устройства УС. На второй его вход подано напряжение уставки. [c.47] В момент сравнения напряжения обратной связи и опорного напряжения срабатывает УС, сигнал с которого опрокидывает Тг в первое устойчивое состояние. При этом Тг снимает сигнал с РУ, а РУ — с управляющих электродов тиристоров зарядного коммутатора. В момент перехода полуволны сети через нуль зарядный коммутатор закрывается — зарядный процесс закончен. Конденсатор накопителя может быть разряжен на нагрузку автоматически по окончании зарядки, например одновременно со срабатыванием УС. С этого момента устройство готово к воспроизведению следующего зарядного цикла. [c.47] Характер нарастания напряжения на емкостном накопителе при его зарядке через токоограничивающие элементы напоминает экспоненту. Это в -свою очередь может создать не слишком благоприятные условия для деионизации газоразрядных приборов, если в зарядной цепи отсутствует коммутатор, и, кроме того, фиксация напряжения накопителя на верхнем участке кривой зарядки может быть затруднена. [c.48] Все зарядные устройства с токоограничивающими элементами потенциально чувствительны к режиму длительного короткого замыкания, которое возникает при переходе импульсного газоразрядного прибора в режим стационарного горения. [c.48] Использование индуктивно-емкостных преобразователей в низкочастотных зарядных устройствах позволяет устранить большую часть отмеченных недостатков зарядных цепей с токоограничивающими двухполюсниками [2, 14]. Усовершенствование схем ИЕП способствовало широкому их использованию в различных областях техники. Методика расчета различных схем ИЕП, работающих в режиме зарядки емкостного накопителя, подробно изложена в работе [2]. [c.48] Нечувствительность ИЕП к коротким замыканиям позволяет управлять зарядным устройством с помощью тиристорного коммутатора, включенного паралельно выходным зажимам преобразователя, что имеет ряд суще ственных преимуществ перед схемами последовательного включения зарядных коммутаторов в цепь переменного напряжения [53]. Параллельная коммутация ИЕП может обеспечить эффективное управление при зарядке нескольких емкостных накопителей с разными выходными напряжениями, которые должны регулироваться независимо друг от друга [53]. Неизменная величина выходного тока ИЕП обеспечивает полную свободу в выборе режима зарядки каждого отдельного накопителя. [c.48] Низкочастотные зарядные устройства могут быть построены на базе управляемых выпрямителей [54, 55]. р зменением угла регулирования вентилей управляемого выпрямителя можно поддерживать неизменный ток зарядки емкостного накопителя. В ряде случаев удается построить малогабаритные зарядные устройства. Однако подобные схемы не получили большого распространения. Это связано с наличием достаточно сложной системы управления, которая должна обеспечить строгую синхронизацию каждого импульса зарядного тока с частотой питающего напряжения. При каждом сбое импульса синхронизации в цепи повышающего трансформатора появляется постоянная составляющая тока, которая может привести к перегреву трансформатора и выходу его из строя. Не меньшую опасность для зарядного устройства представляют токи короткого замыкания, возникающие при переходе импульсных газоразрядных ламп в непрерывный режим. [c.49] Управляемые выпрямители в режиме зарядки накопителя создают значительные импульсные помехи в каждом полупериоде питающей сети. Для сглаживания пиков зарядного тока последовательно с накопительным конденсатором включается токоограничивающий индуктивный элемент. Высокая эффективность таких зарядных цепей достигается при частотах повторения разрядных импульсов, много меньших частоты сети. [c.49] Частоты повторения разрядных импульсов, соизмеримые с частотой питающей сети, можно получить в управляемых выпрямителях с нулевой фазой включения переменного напряжения [56-59]. Здесь зарядный процесс начинается в момент прихода на управляемый вентиль положительной полуволны и заканчивается при достижении амплитудного значения входного напряжения, т. е. примерно через четверть периода питающего напряжения. Если требуется регулировка напряжения, то возникает необходимость установки в зарядное устройство полностью управляемого коммутатора (например, тиристора с принудительным запиранием). Это большой недостаток подобных схем, который удается в ряде случаев компенсировать лишь возможностью получения ми- ВДмальных габаритных размеров зарядного устройства при частоте повторения разрядных импульсов 100 Гц. Такая частота характерна (и в определенном смысле оптимальна) для твердотельных излучателей на гранате. [c.49] При достижении на конденсаторах максимального на-прял ения, равного амплитудному значению напряжения сети, ток зарядки прекращается и тиристоры моста закрываются. [c.50] Разрядка конденсаторов происходит в течение второй половины полуволны питающего напряжения. При подаче на управляющие электроды тиристоров Д7 и Д8 запускающего импульса они открываются и конденсаторы разряжаются на импульсную лампу (схема зажигания лампы не показана). В процессе разрядки накопительные конденсаторы оказываются включенными по отношению к лампе последовательно, и поэтому на нагрузке возникает удвоенное напряжение. [c.50] Вернуться к основной статье