一種120kV電子束焊機(jī)用的高壓直流電源裝置

4電源的控制電路

電源的控制電路如圖3所示，由圖3知，控制電路由反饋信號(hào)隔離電路、PI給定調(diào)節(jié)電路、自動(dòng)重加高壓電路、功率放大電路及其附屬電路等組成，各電路的組成及工作原理如下：

4.1反饋電路

反饋電路由高壓電阻分壓器、信號(hào)隔離電路、過(guò)壓過(guò)流抑制元件等組成。高壓電阻分壓器由2路相互獨(dú)立的精密金屬膜電阻制成，1路用來(lái)測(cè)量高壓，1路提供反饋信號(hào)給控制電路用以控制和調(diào)節(jié)高壓。高壓電阻分壓器放置在由有機(jī)玻璃制成的支架上，考慮到絕緣和散熱的需要將其放在高壓油箱里，以保證電源工作時(shí)電阻值的穩(wěn)定，最終保證取樣信號(hào)的穩(wěn)定。高壓電源在工作時(shí)，由于電子槍放電或外部其它原因，電源內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，為防止過(guò)電壓竄入控制電路損壞低壓電子元器件，在取樣電阻兩端并聯(lián)高壓放電管、壓敏電阻及電容吸收電路，同時(shí)取樣電阻都放在電磁屏蔽盒里，能有效地防止各種電磁干擾信號(hào)進(jìn)入控制電路。高壓分壓器的取樣信號(hào)在進(jìn)入控制電路以前還設(shè)置了信號(hào)隔離電路使得反饋信號(hào)與控制電路相互隔離，并同時(shí)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)給控制電路，以上措施確保了控制電路中的反饋信號(hào)的準(zhǔn)確性。

圖3高壓電源控制電路電原理圖

4.2PI調(diào)節(jié)電路

PI調(diào)節(jié)電路[4]由運(yùn)算放大器及外接電阻、電容元件組成，它把給定信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，其差值經(jīng)放大后給預(yù)放大管，以控制放大管的輸出。在PI調(diào)節(jié)電路中還設(shè)置了調(diào)試給定電路，其目的是為了高壓電源調(diào)試用。在試驗(yàn)時(shí)，給定信號(hào)由Rtest供給，調(diào)節(jié)Rp的值，高壓輸出即可由零到額定值調(diào)節(jié)，有利于焊接工藝試驗(yàn)和高壓電源的參數(shù)調(diào)整。

4.3自動(dòng)重加高壓電路

自動(dòng)重加高壓電路的原理是利用三極管的控制原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓的快速截止和導(dǎo)通。它由運(yùn)算放大器和三極管等電路組成。它的工作原理是當(dāng)反饋信號(hào)超過(guò)給定信號(hào)時(shí)，比例放大器IC2的輸出為高電平，V4導(dǎo)通，IC3輸出低電平，V3導(dǎo)通，V2截止，封鎖PI調(diào)節(jié)器的輸出，從而關(guān)斷高壓調(diào)整管以切斷高壓。反之，當(dāng)反饋信號(hào)小于給定時(shí)IC2輸出低電平，V4截止，IC3輸出高電平，V3截止，PI調(diào)節(jié)器正常工作，由于三極管從導(dǎo)通到截止，恢復(fù)時(shí)間很快，因此加在電子槍上高壓在控制電路的作用下很快恢復(fù)正常工作狀態(tài)而不停機(jī)，確保電子束焊機(jī)能夠正常生產(chǎn)。

4.4功率放大電路

功率放大電路由前級(jí)預(yù)放管VL33和功率放大管VL32組成，工作過(guò)程是V2在負(fù)電源的作用下，由PI調(diào)節(jié)器輸入的調(diào)節(jié)量經(jīng)V2放大后送到真空管VL33的控制極，陽(yáng)極接到輔助電源的正極，陰極接地，控制極電壓越高（負(fù)），VL33的陽(yáng)極對(duì)地電壓越高，高壓調(diào)整管VL32的陽(yáng)極電壓越高，電子槍上的電壓越低，相反時(shí)控制電路按以上相反的過(guò)程調(diào)節(jié)電子槍上的高壓，最終實(shí)現(xiàn)電子槍上高壓的穩(wěn)定。

5高壓電源的技術(shù)指標(biāo)

高壓電源應(yīng)用到雙金屬鋸帶焊接生產(chǎn)線時(shí)，工作穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)電源技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量，具體參數(shù)如下：

額定加速電壓：120kV，紋波系數(shù)1％，穩(wěn)定度1％；

額定電子束流：50mA，紋波系數(shù)1％，穩(wěn)定度1％。

電源在電子槍內(nèi)打火時(shí)，高壓電源能快速恢復(fù)而不停機(jī)。

6結(jié)語(yǔ)

在高壓側(cè)由高壓真空管調(diào)節(jié)高壓直流電源的輸出，其輸出特性好，紋波系數(shù)小，穩(wěn)定度高。由于調(diào)整管隔離濾波電容器，電源在過(guò)壓保護(hù)停機(jī)時(shí)，電容器上的能量不會(huì)泄放到工件上而導(dǎo)致工件的損壞。經(jīng)在雙金屬鋸帶生產(chǎn)線上的實(shí)際運(yùn)行，電源的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足生產(chǎn)線的工藝要求。