離子滲氮電源中的滅弧措施

圖3晶閘管旁路滅弧原理圖

33LC振蕩滅弧

LC振蕩滅弧的電路如圖1所示[4]。電容器在正常工作時有幾百伏的電壓，當(dāng)發(fā)生弧光放電時，陰陽極電壓突然由幾百伏降至幾十伏，此時電容C經(jīng)線圈L和陰陽極放電。這時，L、C和陰陽極間的導(dǎo)電氣體組成L、C、r串聯(lián)振蕩電路，并以其自然振蕩頻率f0=進行振蕩。在開始振蕩的第一個周期，當(dāng)電容上的電壓UC成為反向電壓且電流也變?yōu)榱銜r，弧光即可熄滅。這時電容已被反向充電至幾百伏，但隨即電源經(jīng)限流電阻R向電容充電，使電容上的電壓由反向又逐漸變成正向而且達到了點燃電壓，輝光就重新產(chǎn)生。振蕩過程電壓電流波形如圖2所示。如果此時使輝光放電過渡到弧光放電的因素已消失，就得到穩(wěn)定的輝光放電。如果過渡到弧光放電的因素仍然存在，則電容再次放電滅弧。

上述電路是利用振蕩電流過零時滅弧的，因此選擇電路參數(shù)時，應(yīng)保證電流能過零。根據(jù)有關(guān)推導(dǎo)，需滿足以下條件：R愍r

式中：R—限流電阻，Ω；

r—放電電路電阻，包括弧光放電時陰陽極間等效電阻，電感L的電阻以及導(dǎo)線電阻的總和（一般很小，約為01Ω左右），Ω；

L—滅弧電感線圈的電感量，H；

C—滅弧電容的容量，F(xiàn)。

滅弧時間為振蕩的半個周期，其值為（通常在100μs數(shù)量級）τ=π

滅弧后重新產(chǎn)生輝光放電的時間，是電源經(jīng)限流電阻使電容由弧光熄滅至正向電壓建立，并達到點燃電壓所需的時間，因此，重新產(chǎn)生輝光的時間（通常在1000μs數(shù)量級）

τ′≈2RC

LC滅弧電路在正常輝光放電時幾乎沒有能量損失，而且反應(yīng)比較靈敏。但是在電弧放電的瞬間電流仍可達到很大，這無論對工作還是對電源均不利，特別是在連續(xù)弧光情況下，電源就處于長期過載狀態(tài)，因此采用LC滅弧必須對電源另加保護。

34晶閘管旁路滅弧

較大功率（100kW以上）的離子滲氮設(shè)備通常采用晶閘管旁路滅弧，其電路如圖3所示。電路的陰陽極間并聯(lián)了一個晶閘管V，在輝光放電過渡到弧光放電前，電源對電容器C1經(jīng)電阻R1充電到電源電壓，當(dāng)弧光放電時，陰陽極間電壓突然下降，電容C1放電，脈沖變壓器TM原、副邊中產(chǎn)生脈沖電流，使V觸發(fā)導(dǎo)通，陰陽極間短路，因此弧光熄滅。此時LC構(gòu)成振蕩回路，當(dāng)流過V的放電電流為零時（電壓已反向），V即自動關(guān)斷。電源經(jīng)限流電阻R、濾波電感L0重新對電容器C1充電至輝光放電所需的電壓，而重新起輝。由于V的導(dǎo)通時間只需十幾個μs，故弧光放電只經(jīng)很短時間即被旁路，弧光放電強度大為減弱。

這種電路也有其缺點：在大功率情況下，很小的限流電阻會產(chǎn)生很大的功率損耗。晶閘管旁路滅弧是以陰陽極間的電壓突然下降作為觸發(fā)信號的，起輝時，如起輝電壓較高，起輝后電壓會突然下降，造成晶閘管的誤觸發(fā)，為此，必須加一點燃陰極，以降低起輝電壓，點燃陰極自陰極引出，距陽極2mm～3mm。

35電子開關(guān)滅弧

在晶閘管V1旁路滅弧基礎(chǔ)上，于主電路中再串聯(lián)一晶閘管V2組成電子開關(guān)高效滅弧電路，如圖4所示。當(dāng)發(fā)生打弧時，立即觸發(fā)V1、V2，使電流旁路，因LC(L2－C)振蕩，反向時將V1和V2關(guān)斷。

圖4電子開關(guān)滅弧電路