Применение этих приборов на производстве позволяет уменьшить время на определение неисправностей, а также избегать простоя технологического оборудования из-за проведения плановых осмотров и ремонтов, проводя ремонтные работы по фактическому состоянию оборудования. Внедрение данного устройства позволяет также избежать аварийных режимов работы технологического оборудования из-за быстро развивающихся дефектов, так как производится постоянный мониторинг его работоспособности. Такие качества, а также достаточно низкая стоимость устройства привлекают покупателей, обеспечивая высокий спрос на эту продукцию.

---

РАСЧЕТ СПЕЦИАЛЬНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО УСИЛИТЕЛЯ

.1 Общие сведения о высоковольтном усилителе

Исторически первыми разработками в области получения высокого напряжения были неуправляемые выпрямители переменного напряжения, предназначенные для питания различных устройств. Такая схема не могла обеспечить хорошего качества выпрямленного высокого напряжения. Низкая частота опорного питающего напряжения обуславливала большие габариты и вес практически всех элементов структуры.

Действие высоковольтных усилителей основывается на следующем принципе действия. Низкочастотное напряжение от источника опорного напряжения выпрямляется низковольтным выпрямителем, и подаемся для питания конвертора, который вырабатывает высокочастотные колебания, поступающие через высоковольтный трансформатор на умножитель напряжения.

Достоинствами разрабатываемых высоковольтных усилителей являются малые габариты и вес, а также возможность плавного регулирования выходного напряжения с большим коэффициентом усиления по мощности. Уменьшение весогабаритных параметров происходит за счет высокой частоты, а плавное изменение выходного напряжения возможно благодаря использованию в конверторах регулируемых элементов: ламп, транзисторов, тиристоров.

Все разновидности высоковольтных усилителей обусловлены различием либо в схемах конверторов, либо в конструкциях трансформаторов, либо в схемах умножителей напряжения.

Область применения высоковольтных усилителей являются блок питания электронно-лучевых трубок, мониторов ЭВМ, телеиндикаторов рекламных щитовых табло, приборов рентгенодиагностики, нейтрализаторы статического электричества на нефтеналивных танкерах, люстры Чижевского, электрофильтры газоочистки и многое другое.

.2 Расчет высоковольтного усилителя

Расчет высоковольтного усилителя напряжения ведем по методике академика Власова В.В.

Исходные данные:

Мощность источника на выходе на высокой стороне Р=17 Вт

Высокое выходное напряжение в нагрузке Uвых=8 кВ

Число ступеней умножения n=3

Рабочая частота f=6250 Гц

Расчет усилителя

Выходной ток в нагрузке

Iвых = Р/Uвых = 17/ 8000 = 2,125 ^. 10^-3 А,

По числу каскадов умножения определяем требуемое напряжение высоковольтного трансформатора:

Uт = Uвых/n = 8000/ 3 = 2 666 В,

Поскольку предполагается использование стандартного высоковольтного трансформатора, то в качестве базовых выбираем параметры трансформатора выходной строчной развертки ТВС-90ЛЦ2-1.

Паспортные данные: Ртр=110 Вт; Uтр=4,5кВ; fраб=6250 Гц; Lтр=1,68Гн.

Количество последовательно включенных по вторичной обмотке высоковольтных трансформаторов:

Nтр = Uт/Uтр = 2,666 кВ/4,5 кВ = 0,59

Принимаем Nтр=1.

Таким образом, будем считать, что последовательно включенных трансформаторов в схеме три, и на каждом из них необходимо иметь истинное выходное напряжение равное

---

Uист = Uт/Nтр = 2,666 кВ/1 =2,666 кВ,

На каждом из последовательно включенных трансформаторов включается умножитель напряжения с числом каскадов равным двум.

Вычисляем емкости каждого умножителя напряжения в согласованном режиме. Будем считать, что трансформатор ТВС-90ЛЦ2-1 пока работает один на один каскад умножителя напряжения.

Сi = 2^n+1-i / 4²f²Lтр,

где n - число каскадов, i - порядковый номер конденсатора.

Известно что, С₁ = С₂.

С₁ = С₂ = 2^3+1-1/4² 6250² 1,68 =2³/2,58910⁹=309010^-12Ф, С₃ = 154510^-12 Ф,

Полученное значение емкости конденсаторов составляют так называемую верхнюю границу вилки емкостей умножителя напряжения.

Рассчитаем требуемую мощность трансформаторного блока, питающего умножитель напряжения в согласованном режиме.

Ртр = (Uист)²С1f(27,6 - 62^3-n - 1,2(0,25)^{(n - 1)/2}) =

= (2666)²309010^-126250(27,6 - 6 ^. 2⁰ - 2,52 0,25²) = 2924 Вт

Поскольку мощность блочного трансформатора значительна превышает мощность выбранного ТВС-90ЛЦ2-1 согласованный режимы принципиального технико-экономически расточителен и от него за счет понижения емкости конденсаторов.

Посчитаем КПД использования блочного трансформатора при питании умножителя напряжения;

=0,04

Полученное КПД отражает долю мощности блочного трансформатора, который поступает через него в нагрузку;

Посчитаем мощность каждого трансформаторного блока по формуле

Ртр бл=P/Nтр=17/1=17 Вт

Рассчитаем мощность каждого блочного трансформатора

Pбл=Pтр бл/ =17/0,035=485,7 Вт

Поскольку мощность выбранного трансформатора 110 Вт, то одного трансформатора мало, есть два метода данной решения проблемы

 либо выбирать другой питающий трансформатор;

 либо параллельно включать несколько трансформаторов.

Выбираем второй путь.

Считаем количество трансформаторов в каждом блоке

n_{тр твс}= Pбл/Pтр=4,41

Выбираем n_{тр твс}=5.

Посчитаем мощность накачки от конвертора низковольтного в каждом трансформаторе блока по формуле

Ртр инд=Р бл/ n_{тр твс}=485,7/ 5=97,14 Вт

Поскольку получили мощность меньше 110 Вт, исходя из рекомендаций в качестве генератора накачки, выбираем мультивибратор Ройра.

На расчетную блочную мощность посчитаем мощность умножителя напряжения

С₁= Ртр инд /U² истf(27,6-6 2^3-n-1.2 0.25^(n-1)/2)=513,310^-12 Ф,

С₁ = С₂

С₃ = 256,6510^-12 Ф,

Полученые значения емкостей соответствуют блочной мощности трансформатора, но не в чисто согласованном режиме, а с уходом от него и сотавляют нижнюю границу значений емкостей:

Согласованный режим:

С₁=С₂=3090 пФ>C₁=C₂>513,3пФ;

С₃=1545 пФ>C₃>256,65 пФ;

Поскольку определяющим фактором является мощность блока трансформаторов, то выбираем правое значение вилки, но поскольку номиналы не стандартны, конденсаторы набираются в виде батарей последовательно-паралеллельно включенных стандартных конденсаторов.

Набираем батарею конденсаторов.

Выбираем емкость типа К15-4 с номинальным напряжением

Uс >= 2Uтр = 6,00 кВ,

---

Набираем батареи конденсаторов:

С₁₁=250 пФ, C₁₂=250 пФ, С₁₃=15 пФ.

С₂₁=250 пФ, С₂₂=55 пФ.

Выбираем высоковольтные диоды для умножителя напряжения по двум параметрам:

прямой ток по формуле

,

пробойное напряжение

Uобр  2Uист = 22666 = 5332 В.

Исходя из справочных материалов выбираем Д1007 в сухом исполнении с параметрамиUобр=8 кВ, I=30 А

Зачтено: код 10430928002

---

Высоковольтный усилитель напряжения

---

Смотрите также файлы

• ВВУ1(С.Е.А).doc

• vvu_plak1.doc

• ВВУ2(С.Е.А).doc

• ВВУ1(С.Е.А).doc

• vvu_copy.doc