Current source for hardening electrical equipment of vehicles

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

Supplementary files