Файл: Васильев, А. С. Статические преобразователи частоты для индукционного нагрева.pdf

в виде функции нескольких элементов. Для определения

Рис. 16. Эквивалентные схемы для случая автотрансформаторной связи между контурами.

Порядок расчета сводится к следующему. Задается затухание нагрузки, средняя величина которого обычно колеблется для радиочастот от 0,05 до 0,15, поэтому можно принять, что 5ц=0,1. Коэффициент связи между контурами изменяется от 0,3 до 1,0. Коэффициент вклю­ чения второго контура лежит в пределах от 0,6 до 1,0. Коэффициент q характеризует реактивную мощность первого контура. Чем меньше этот коэффициент, тем больше реактивная мощность первичного контура.

Коэффициент kf характеризует расстройку второго

от частоты коэффициент в данной системе расчетов), то

37

для проведения точного расчета требуется разбить диа­ пазон изменения параметров на ряд интервалов и в кон­ це каждого интервала определить значение kf. Для но­ вого значения kj провести расчет следующего интервала.

Рис. 17. Изменение к. п.'д. лам­ пового генератора при стабили­ зации частоты в диапазоне

(440±! 1) кгц.

индукционном нагреве принято постоянным (0,5—1).

На рис. 17 представлены зависимости к. п. д. авто­ трансформаторной схемы прн различных, коэффициентах связи между контурами и обмотками трансформатора. В приведенных примерах взято несколько заниженное значение добротности контурных катушек (100), но тем не менее видна сильная зависимость к. п. д. от пара­ метров нагрузки а (изменение происходит на 30—40%).

На рис. 18 приведены кривые изменения реактивного сопротивления эквивалентного контура, из которых вид­ но, что при коэффициенте связи между контурами по­ рядка 0,5—1, коэффициенте связи между обмотками выходного трансформатора 0,8 изменение сопротивления не превышает нормы, если q равно 1, что соответствует примерно реактивной мощности в 20—30 раз, превышаю­ щей значение номинальной . мощности генератора. Тип схемы не оказывает влияния на эти показатели. Следо­

38

вательно, для сохранения высокого к. и. д. необходимо стремиться проектировать генератор не более чем на двукратное изменение реактивного сопротивления на­ грузки.

Г л а в а т р е т ь я

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛАМПОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ

5. Выработка критериев для составления схем управления и стабилизации ламповых генераторов

Практически все промышленные ламповые генерато­ ры снабжены стабилизаторами входных напряжений — накала и выпрямителя. Эта стабилизация в среднем со­ ставляет ±1,5% при изменении напряжения сети ±10%. Стабилизация накала производится при помощи феррорезонансных стабилизаторов, а стабилизация на­ пряжения выпрямителя в ряде установок производится изменением угла регулирования управляемых вентилей. В последнее время все чаще используют для систем ста­ билизации управление встречно-параллельными группа­ ми тиристоров, питающих первичную обмотку силового трансформатора.

Важнейшей задачей является стабилизация частоты тока генераторов. У генераторов, выполненных по схе­ мам с самовозбуждением, частота может изменяться в значительных пределах при изменении параметров на­ грузки. В промышленных генераторах колебательная система делается, правда, таким образом, чтобы для определенного изменения параметров нагрузки частота оставалась внутри разрешенного диапазона частот (табл. 1). При выпуске универсальных стандартных ге­ нераторов уровень стабилизации и возможности регули­ рования режима устанавливаются по каким-то средним величинам, не связанным с требованиями конкретной технологии. Выше было .показано, что проектирование колебательной системы на широкий диапазон изменения нагрузок существенно понижает к. п. д. системы. Поэто­ му необходимо при разработке генераторов связывать их параметры с требованиями конкретной технологии.

39

Ниже иа примере литья микропровода и получения плазменного контрагированного разряда будет показано, как должны быть определены характеристики генерато­ ра и необходимый уровень стабилизации и регулирова­ ния выходных величин.

Каждый технологический режим зависит от большого числа параметров, конечный продукт также характери­ зуется целым рядом параметров. Обозначим параметры продукта через уи, а параметры технологии через х,-. Каждый из параметров продукта является функцией па­ раметров технологии:

Если вероятности отклонений величин х\ от их сред­ них значений распределены по нормальному закону и они независимы, то согласно [Л. 8] можно написать:

где Ауи и AXi — допуски на параметр продукта и на па­ раметр технологии, соответствующие одной и той же доверительной вероятности.

При рассмотрении малых изменений параметров не­ линейная зависимость yh= q>(xi) может быть заменена линейной. Последнее равенство дает возможность опре­ делить связь между допусками, которые установлены для выходного продукта, и требованиями к точности си­ стемы стабилизации или регулирования. Для того чтобы оценить границы, внутри которых должны находиться допуски иа технологические параметры, молено принять, что какой-то из технологических параметров является главным фактором нестабильности и влиянием осталь­ ных можно пренебречь. Тогда молено найти верхнюю границу величины Ад:*

Знак min обозначает, что следует выбрать наимень­ шую из величин, перечисленных в скобках. Необходимое требование к параметру хс

4 0

Теперь допустим, что под влиянием всех технологиче­ ских факторов, кроме Xi, дисперсии параметров выход­ ного продукта, определяемые допусками Ауь. и заданной доверительной вероятностью их отклонения, уже достиг­ ли величин, определяемых этими факторами. Чтобы оп­ ределить, во сколько раз целесообразно уменьшить вели­ чину Ахг по сравнению с Длймакс, надо исследовать урав­

нение (48). Если AXi = ~y Дх; макс> то доверительный

интервал отклонений параметров продукта, соответст­ вующий заданной вероятности, увеличивается по срав­ нению с допуском на 12%.

Если же AXi — Дх:г-макс, получим увеличение до­

верительного интервала всего на 5%. При дальнейшем снижении AXi уменьшение доверительного интервала будет все менее значительным. Выбор величины Дамане зависит от п — числа независимых существенных факто­ ров технологии. Если эти факторы могут быть подверг­ нуты регулированию, получим из условия сохранения доверительного интервала Дг/&:

для п = 4

Исходя из этих соотношений, можно установить не­ обходимую точность стабилизации или пределы регу­ лирования искомого параметра.

Автором совместно с инженерами В. П. Стрельнико­ вым и О. В. Ивановым была применена данная методи­ ка для определения параметров для проектирования установок для литья микропровода [Л. 9]. Прежде чем перейти к изложению примера, необходимо несколько подробнее рассмотреть сущность процесса.

4 1

6. Установки для получения микропровдДа

Для создания микроминиатюрных элементов в радиотехнике и электронике применяется провод с диаметром жилы от нескольких единиц до десятков микрон. Получение такого провода произво­ дится по методу проф. А. В. Улитовского. Метод заключается в со­ здании внутри стеклянной пробирки расплавленной капли металла, из которой вытягивается провод. При высокой температуре стекло размягчается и при помощи щупа-затравки можно вытянуть нить металла, которая легко наматывается на вращающийся барабан, причем нить оказывается в стеклянной изоляции (рис. 19). Таким способом получают медные провода или провода из материалов с высоким удельным сопротивлением (манганин). Весьма перспек­ тивно получение таким же способом монокристаллических нитей из полупроводниковых веществ. Потребность в мнкропроводе настолько велика, что необходимо создавать специальное оборудование, имею­ щее специфические характеристики. Остановимся несколько подроб­ нее на сущности технологического процесса.

дят оттяжку стекла вниз через от­ верстие индуктора. Образовавшийся стеклянный капилляр сразу же заполняется жидким металлом, растягивается и утончается. Капил­ ляр и металлическая жила окончательно формируются, проходя через струю охлаждающей жидкости (воды, трансформаторного масла), где и фиксируется диаметр микропровода. Для получения микропро­ вода используется индуктор типа «чашечка» (рис. 19).

Обычно нижняя часть капли жидкого металла при плавке имеет . форму гиперболоида вращения. Размеры капли при литье микро­ провода зависят от формы индуктора (угла конусности), разме­ ров стеклянной трубки и условий смачивания ее металлом. В свою очередь форма капли влияет на заполнение металлом стеклянного капилляра. Каплю можно разбить на три части: верхнюю сфериче­

нижнего среза индуктора до кристаллизатора). Проникновению ме­ талла в капилляр способствует образование окисной пленки, которая благоприятствует смачиванию стекла металлом. При наличии сма­ чивания и из-за пониженного давления под каплей металл втяги­ вается в капилляр. Диаметр капилляра и скорость затвердевания

42