Электрические методы обработки материалов - Могорян Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
первичную обмотку импульсного трансформатора ИТ. Во вторичной повышающей
обмотке ИТ возникает высоковольтный импульс напряжения, который
прикладывается к ГРЛ.
С целью повышения амплитуды импульса напряжения увеличивают коэффициент
трансформации импульсного трансформатора, однако следует помнить, что при
этом возрастает индуктивность вторичной обмотки и снижается резонансная
частота вторичного контура.
На рис. 102 приведены другие варианты выполнения схем зажигания ГРЛ [26].
В схеме, изображенной на рис. 102, а, формирующий конденсатор С
подключается к первичной обмотке ИТ с помощью вакуумного разрядника Р и
заряжается через трансформатор Тр и выпрямитель по схеме удвоения
напряжения, собранной на диодах Д1 и Д2 и конденсаторах С1 и С. Кроме
повышения напряжения эта схема ограничивает ток через разрядные цепи при
замыкании разрядника Р.
170
а
С1 Д1 с
Р и с. 102
В схеме, показанной на рис. 102, б, использованы два коммутирующих
элемента (тиристора): один подготавливает схему, другой определяет момент
возникновения инициирующего импульса [27]. При открытом тиристоре Т1
через индуктивность L заряжается конденсатор С до удвоенного напряжения
питания, после чего 77 закрывается. Далее открывается тиристор Т2, через
который разряжается конденсатор С на первичную обмотку импульсного
трансформатора ИТ.
Для формирования мощных инициирующих импульсов применяются схемы
двухкаскадного зажигания.
В зависимости от формы электрического разряда в ГРЛ для их питания
используются источники напряжения или тока, имеющие жесткие внешние
характеристики.
Дуговой разряд характеризуется высокой плотностью тока (до 1000 А/см2),
низкой величиной напряжения между электродами (100-300 В). В рабочем
диапазоне ВАХ наблюдается слабая зависимость напряжения от тока, что
однозначно определяет способ управления дуговым разрядом - изменением
тока дуги.
171
Рис. 103
На рис. 103 показана схема источника напряжения,, которая состоит из
мостовых трехфазных выпрямителей Д1-Д18 с каскадами умножения напряжения
для зажигания IГРЛ [28]. При разомкнутой цепи нагрузки напряжение на
выходе схемы должно приблизительно-в пять раз превышать амплитудное
значение входного-переменного напряжения. После пробоя ГРЛ и установления
рабочего режима схема начинает работать, как обычная схема выпрямления с
выходным напряжением около 500 В.
Резистор R1 служит для повышения устойчивости разряда, дроссель L - для
уменьшения пульсаций тока, цепочка Я2Д9- для увеличения скорости
нарастания рабочего тока после зажигания разряда. В источниках напряжения
большой мощности применяются реактивные балластные элементы вместо
активного сопротивления R1.
Для изменения тока накачки в современных схемах предусмотрены элементы,
обеспечивающие регулирование и стабилизацию выходного тока.
На рис. 104 изображена упрощенная схема источника питания непрерывного
излучателя [29], где использована схема управляемого трехфазного
выпрямителя, построенного на диодах Д1-ДЗ и тиристорах Т1-ТЗ.
172
Фазовое регулирование выпрямителя осуществляется системой управления СУ.
Диоды Д4-Д6 служат для синхронизации импульсов, включающих тиристоры при
положительных полуволнах переменного напряжения. Система управления
формирует импульсы, определяющие срабатывание тиристора Т4 и включение
одного из тиристоров Т1-73, у которого напряжение анод - катод имеет
прямую полярность. Кроме СУ регулирование выходного тока в некоторых
пределах может быть произведено сопротивлением R.
В [26] приведены электрические схемы, предназначенные для обеспечения
работы лазерных излучателей, при этом основное внимание уделено вопросам
построения источников питания, схем зарядных устройств, систем управления
и их функциональных узлов.
В большинстве газовых лазеров инверсия населенностей создается в
электрическом разряде. Это наиболее распространенный способ ее получения,
так как электроны разряда легко возбуждают газ в широком интервале
энергий, создавая инверсию населенностей уровней энергии ионов,
нейтральных атомов, устойчивых и неустойчивых молекул. Газоразрядный
метод возбуждения применим для возбуждения лазеров как в непрерывном, так
и импульсном режиме. Электрический разряд в газе может быть
самостоятельным или несамостоятельным. В последнем случае проводимость
газа обеспечивается внешним ионизирующим агентом,
173
а энергия возбуждения, вводимая в разряд (энерговклад), осуществляется
независимо от условий пробоя газа при оптимальном значении напряженности
электрического поля [5]. Применение несамостоятельных разрядов позволило
резко поднять мощность и энергию излучения прежде всего таких лазеров с
большим КПД, как СОг-лазеры.
Для осуществления электрического разряда в активной газовой среде лазера
используются устройства, генерирующие импульсы (импульсные лазеры) либо
мощные источники (лазеры непрерывного действия) высокого напряжения.
Формирование коротких высоковольтных импульсов для накачки газовых
