Current source for hardening electrical equipment of vehicles



Cite item

Abstract

The paper discusses issues of creating a powerful electron source of technologic current, which is intended to harden products of automotive engineering made on the basis of alloys of aluminium and titanium using microarc oxidation. While developing the source it is used the modern database of low-current and power electronics. Block diagram of the source and results of its individual components development are provided.

Full Text

Одним из узких мест отечественного машиностроения как в научном, так и практиче- ском плане является недостаточная развитость его технологической базы. Особенно это от- носится к области высоких технологий. К этой области относится и рассматриваемый в дан- ной статье способ упрочнения поверхности изделий машиностроения методом микродугового оксидирования (МДО). Сам способ упрочнения не нашел пока еще широкого промыш- ленного применения и находится на стадии научных и экспериментальных исследований. Как в любой научно-технологической сфере, так и в нашем случае можно выделить в качестве основных следующие этапы исследования: чисто научный - теоретический, рас- сматривающий физико-химические явления процессов, и инструментально-эксперименталь- ный, позволяющий подтвердить теорию, опровергнуть ее или расширить поле поиска иссле- дования в целом. Рисунок 1. Упрощенная электрическая схема конденсаторного ИТТ: 1 - контактор; 2 - деталь; 3 - ванна; 4 - электролит Требования, сформулированные технологами, легли в основу разработки инструмен- тальных средств экспериментального оборудования. Главный принцип обработки деталей состоит в пропускании электрического тока с определенной плотностью и формой по цепи, включающую обрабатываемую деталь, помещенную в ванну с электролитом специального состава. Ток, создаваемый источником технологического тока (ИТТ), может иметь различ- ную форму: синусоидальную, выпрямленную однополупериодную, импульсную или какую- либо другую. Упрощенно принцип создания ИТТ с необходимыми параметрами представлен на ри- сунке 1. Такую схему назвали конденсаторной. Подобный вариант ИТТ был разработан в ла- боратории упрочняющих покрытий кафедры «Технология машиностроения» Университета машиностроения (МАМИ). Наряду с конденсаторным ИТТ, Рыбинским турбинным заводом был разработан трансформаторный ИТТ, представленный на рисунке 2. К его достоинствам можно отнести возможность защитного заземления вторичной обмотки трансформатора. Рисунок 2. Трансформаторная схема ИТТ К общим недостаткам рассмотренных ИТТ можно отнести: выполнение их на базе электромеханической релейно-контактной аппаратуры, громозд- ких и требующих контроля состояния контактных групп; работа только на одной низкой фиксированной частоте 50 Гц; она имеет низкие массогабаритные показатели; работа сопровождается большими шумами. Д РС Риунок 3. Блок-схема ИТТ для МДО В силу сказанного представляет интерес ИТТ, представленный на рисунке 3 и облада- ющий следующими возможностями: регулируемый частотный диапазон от 50 Гц до 50 кГц и более; форма напряжений импульсная как с положительной, так и с отрицательной полярностью; регулируемая скважность следуемых импульсов Q от 0 до 1; 4) способность обеспечивать ток нагрузки до 100 А при напряжении до 350 В. Предлагаемый электронный вариант ИТТ обладает такими параметрами. Он реализован в логической части на базе современной маломощной техники и мощной элементной ба- зе в силовой части устройства. На рисунке применено обозначение: 1 - исходная промышленная сеть с параметрами U= 380/220 В при f = 50 Гц; 2 - ограничитель тока; 3 - управляемый тиристорный выпрями- тель; 4 - схема управления тиристорными выпрямителями; 5 - фильтр; 6 - мощный транзи- сторный ключ; 7 - узел защиты ключа от коммутационных перенапряжений и сквозных то- ков; 8 - датчик тока; 9 - устройство управления силовым ключом - драйвер; Т - маломощ- ный трансформатор; В - выпрямители; СН - стабилизаторы напряжений (все перечисленные слаботочные узлы входят в состав встроенных вторичных источников питания, обеспечива- ющих необходимые уровни напряжений для питания логической части системы). Логическая часть системы включает в себя: УЗГ - управляемый задающий генератор, ГПН - генератор пилообразного напряжения, К - компаратор, рег. f - регулятор частоты ра- боты силового ключа, РС - регулятор скважности. Параллельно включенные вольтметры PV2 и PV3 соответственно электромагнитной и магнитоэлектрической систем предназначены для измерения действующего значения напря- жения на детали и его постоянной составляющей. Первичное переменное напряжение питания промышленной сети преобразуется в по- стоянное с помощью управляемого тиристорного выпрямителя УВ(3), фильтруется филь- тром Ф1(5) и подается на мощный транзисторный ключ СК(6). На выходе ключа постоянное входное напряжение вновь преобразуется в последовательность импульсов положительной или отрицательной полярности. Их частота определяется частотой следования управляемого УЗГ. Скважность регулируется РС с Q от 1 до 0. Непосредственно силовой транзистор управляется специальным предусилителем - драйвером. Выходное напряжение ключа подводится к детали Д, помещенную в ванну с электролитом, где и происходит рабочий процесс. Для питания всех маломощных узлов системы в ней предусмотрен свой встроенный вторичный источник питания, создающий все необходимые уровни питания слаботочной ло- гической части. выполненной на интегральных микросхемах. Выводы Разработаны электрические схемы всех функциональных узлов системы. Рассчитаны и выбраны все элементы предлагаемых схем. Выполнено макетирование указанных схем, по результатам которого осуществлена окончательная корректировка схем. Созданы образцы всех слаботочных узлов системы и отработаны во взаимодействии друг с другом. Апробирована работа всей системы на активную нагрузку.
×

About the authors

V. A. Prokhorov

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

Ph.D.; +7 495 223-05-23, ext. 1312

O. V. Devochkin

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

Email: devochkin.oleg@yandex.ru
Ph.D.; +7 495 223-05-23, ext. 1312

References

  1. Рогов В.А., Ушомирская Л.А., Чудаков А.Д. Основы высоких технологий. Учебное пособие. - М.: Вузовская книга, 2001. - 256 с.
  2. Шандров Б.В., Морозов Е.М., Жуковский А.В. Основы технологии микродугового оксидирования. - М.: ИД «Альянс», 2008. - 80 с.
  3. Прохоров В.А., Смелянский В.М. Статические преобразователи электрической энергии для технологической обработки поверхности изделий автотранспортных средств // Тезисы докладов научно-технической конференции с международным участием «Электротехнические системы и их роботизированное производство». Москва, МАМИ, 1995.
  4. Прохоров В.А. Элементы и узлы полупроводниковых преобразователей электрической энергии. - М.: МГТУ «МАМИ», 2003. - 90 с.

Copyright (c) 2015 Prokhorov V.A., Devochkin O.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies