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脉冲离子电源简介

离子氮化工艺具有高效、节能、无污染、工艺质量好等优点,因而在机械行业中得到了广泛应用。
离子电源是离子氮化设备中的关键部分,离子电源是否稳定可靠直接影响整台设备的正常工作和工艺质量的好坏。
目前的离子氮化设备大都采用传统的直流型离子电源(以下简称为直流电源),直流电源主要是由三相半控整流电路、控制电路和灭弧电路组成,一般能够满足设备的基本性能。但是,在设备运行时,打弧时间长,灭弧效果差,限流电阻能耗大,限流电阻产生的热量降低了电子元件的寿命,因而设备故障率高,可靠性差。
脉冲型离子电源(以下简称为脉冲电源)是我所在传统的直流电源基础上发展起来的新一代离子电源,是直流电源的更新换代产品,该电源可广泛应用于离子渗氮、离子渗碳、离子渗金属等领域。
一.脉冲电源与直流电源相比有很大的改进和优点
(1)脉冲电源能较好地改善空心阴极效应,能抑制在工件小孔、窄缝等处产生的弧光放电。因此适用于工件形状比较复杂、摆放难以保证一致的场合,也适用于离子渗碳、离子渗金属等由于高温易产生工装变形的场合。
(2)脉冲电源在每个工作周期内(典型为1ms,其工作频率为1KHz)电流回零,辉光熄灭一次。因此灭弧频率高,大大减少了清理打弧阶段工件的时间,提高了工作效率。
(3)脉冲电源的灭弧时间较直流电源要短很多。直流电源通过LC振荡灭弧,灭弧时间约几毫秒,而脉冲电源通过关断IGBT灭弧,灭弧时间为几十微秒。另外脉冲电源灭弧时弧的能量比同等功率的直流电源小一个数量级。因此工件上不会出现弧光烧灼情况,保证了工件表面的光洁度 。
(4)脉冲电源的工作电压和占空比(占空比为脉冲的有效时间与周期之比)均可独立调节。在工作期间为了控制辉光功率和工件温度,可工作于高电压、小占空比方式,也可工作于低电压、大占空比方式。所以辉光电压、电流可单独控制,可满足不同的工艺要求。
(5)我所生产的脉冲电源的限流电阻非常小,仅为传统的同功率直流电源的1/5,因此脉冲电源的节能效果非常明显,与直流电源相比节能可达15%—20%。
(6)我所生产的脉冲电源调压电路采用由进口可控硅模块构成的三相全控整流电路,保证了调压电路的平稳和可靠性;斩波电路使用东芝、富士、西门子等知名品牌的高反压(1400V以上)、大电流IGBT,并且斩波电路采用独特的电路结构,避免了由于两只IGBT均压不同步造成的过压损害;检测和控制电路是我所针对弧光放电的特殊要求专门设计的,能保证任何时刻出现弧光放电、负载短路等极端情况时均能有效保护。
二.脉冲电源的组成
脉冲电源的组成如附图所示。
整流变压器B1起升压和隔离作用,其输出电压经两组三相全控桥整流成0-1000可调直流电压。整流输出的直流电压经L1、C滤波,变成更平滑的直流电压供给后面的斩波电路。电压反馈电路实现工作电压的可调和确保工作过程中电压的稳定。过压检测电路检测工作过程中出现的过电压,通过控制器实现保护。IGBT 是脉冲电源的核心元件,由其实现斩波,将连续的直流电压变成频率为1KHz、周期为1毫秒的脉冲电压,脉冲的占空比能在10%--85%变化。 过流检测和弧源检测电路检测工作过程中出现的过电流和弧源,通过控制器实现相应的保护。温度PID电路完成给定温度和工件实际温度的偏差运算,通过控制器调节斩波的占空比实现温度的自动控制。
为了让用户放心使用我所的脉冲电源,我所对离子氮化成套设备中的脉冲电源部分实行两年包修、终身维护。愿该产品能为用户带来更好的经济效益。

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