Содержание к диссертации
Введение
1. Современные промышленные способы получения износостойких покрытии 9
1.1. Анализ и пути совершенствования системы технического обслуживания и ремонта бронетанковой техники 9
1.2. Достижения и проблемы в области получения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) 18
1.3. Анализ существующих форм тока используемых в электротехнологии осаждения металлов 36
Постановка задачи 52
2. Методы исследования и технологическое обеспечение 54
2.1. Основы построения электротехнологического комплекса для нестационарного электролиза 54
2.2. Исследования влияния параметров периодического тока на кинетику электродного процесса 68
2.3. Методы изучения структуры и условий формирования КЭП 73
2.4. Методы исследования физических свойств покрытий 76
2.5. Принципы построения преобразователей периодического тока для питания гальванических ванн. 79
2.6. Исходные вещества, условия, режимы и приборы контроля 84
3. Исследования электротехнологии КЭП в режимах нестационарного электролиза 88
3.1 Исследования технологических характеристик электродных процесов при электроосаждении металлов 89
3.2. Исследование электродного процесса при нестационарных режимах электролиза 95
3.3. Микрораспределение электроосаждаемого металла из электролитов-суспензий при различных электрических режимах 102
3.4. Исследование влияния частоты обратного импульса периодического тока на процесс нанесения КЭП 105
Выводы 109
4. Формирование структуры и свойств КЭП при нестационарных режимах электролиза 111
4.1. Влияние частиц дисперсной фазы на электрокристаллизацию и свойства металлической матрицы. 111
4.2. Влияние параметров периодического тока на формирование и структуру композиционных покрытий 123
4.3. Субмикроструктура электролитических покрытий, полученных при нестационарных условиях электролиза 130
4.4. Исследование физических свойств КЭП 139
4.5. Получение КЭП с заданными свойствами 148
Выводы 151
5. Технологические рекомендации по восстановлению и упрочнению деталей ходовой части бронетанковой техники 153
5.1.Выбор параметров и формы периодического тока для нанесения КЭП при нестационарных режимах электролиза 153
5.2.Выбор состава электролитов - суспензий для технологических процессов 164
Выводы 167
6. Разработка принципов формирования периодического тока для электротехнологического комплекса по восстановлению деталей машин 167
6.1. Обоснование выбора и пути реализации формы тока для нестационарного электролиза 167
6.2. Разработка промышленных преобразователей тока и обоснование их режимов при восстановлении деталей бронетанковой техники 171
6.3. Разработка системы управления для тиристорных преобразователей периодического тока для питания гальванических ванн 183
Выводы 196
Общие выводы 196
Литература 200
Приложения 222
Приложение 1. Методы расчета размеров областей когерентного рассеяния, микронапряжений 223
Приложение 2. Акты внедрения 241
- Анализ и пути совершенствования системы технического обслуживания и ремонта бронетанковой техники
- Основы построения электротехнологического комплекса для нестационарного электролиза
- Влияние частиц дисперсной фазы на электрокристаллизацию и свойства металлической матрицы.
- Разработка системы управления для тиристорных преобразователей периодического тока для питания гальванических ванн
Анализ и пути совершенствования системы технического обслуживания и ремонта бронетанковой техники
Современная бронетанковая техника работает в тяжелых условиях динамического нагружения (циклического, ударно-контактного, вибрационного и др.). Это обстоятельство способствует выходу из строя деталей ходовой части, комплектов, узлов и агрегатов при весьма малых износах и сопряжено с существенными затратами на ремонт и техническое обслуживание машин. В связи с этим проблема качественного восстановления и упрочнения износостойкими покрытиями приобретает особое значение применительно к деталям, работающим при ударно-контактных нагрузках, что обосновывается почти полным отсутствием исследований в данном направлении.
При эксплуатации машины в любых условиях в отдельных ее деталях, комплектах, узлах и агрегатах постепенно возникают или выявляются дефекты [1], т.е. технические неисправности, представляющие отклонения качественного состояния детали (комплекта, узла, агрегата или танка в целом) от установленных технических норм. К таким нормам относятся размеры, механические и физико-химические свойства материала деталей, качество поверхностей деталей, монтажные размеры и т.п. Дефекты, в зависимости от вызывающих их причин, принято подразделять на:
-дефекты от естественного износа;
-дефекты от неправильной эксплуатации;
-конструктивные дефекты;
-производственные дефекты;
-боевые повреждения.
Как бы хорошо ни была сконструирована и изготовлена машина, несмотря на самый лучший уход и соблюдение всех правил эксплуатации ее, сопряженные и перемещающиеся друг относительно друга детали машины будут неизбежно изнашиваться.
Различают следующие методы ремонта машин: индивидуальный, агрегатный и смешанный. Целесообразность применения того или иного метода зависит от условий работы ремонтного предприятия от снабжения запасными деталями и агрегатами, от квалификации личного состава, а также от имеющегося в наличии ремонтного оборудования.
Индивидуальный метод ремонта заключается в том, что снятые неисправные агрегаты, узлы и детали не обезличиваются, а по окончании ремонта ставятся на ту же машину, с которой они были сняты. Иначе говоря, при индивидуальном методе ремонта неисправный агрегат (узел, деталь) снимают с машины, разбирают, ремонтируют и после ремонта испытывают и ставят на прежнее место. Машина в этом случае находится в ремонте до тех пор, пока не будет отремонтирован и поставлен на место снятый с нее агрегат (узел, деталь). Обычно для ремонта агрегатов требуется значительное время, а поэтому применение индивидуального метода ремонта сопряжено с большим простоем машины в ремонте. Кроме того, для обеспечения высокого качества отремонтированного агрегата (узла или детали) при индивидуальном методе ремонта в каждом ремонтном предприятии нужно иметь высококвалифицированных специалистов-ремонтников, а также специальное оборудование. По этим причинам индивидуальный метод ремонта не получил широкого распространения в войсковой ремонтной пактике.
Агрегатный метод ремонта заключается в том, что неисправные агрегаты, узлы и детали машин снимаются, а вместо них устанавливаются другие, заранее отремонтированные или новые, полученные со складов. Таким образом, снятые с машины агрегаты, узлы и детали при агрегатном методе ремонта обезличиваются. Простой машины в ремонте ограничивается временем, необходимым только для замены неисправных агрегатов и выполнения потребных регулировочных, подгоночных и сварочных работ.
Смешанный метод ремонта состоит в том, что ремонт машины выполняется как на готовых (обезличенных), так и на ремонтируемых (снятых с данной машины) агрегатах, узлах и деталях.
В бронетанковых и механизированных войсках агрегатный метод принят как основной метод ремонта машин.
В войсковых ремонтных частях и подразделениях ремонт (текущий) агрегатов производится индивидуальным методом. На ремонтных заводах и в специализированных ремонтных частях ремонт (капитальный) агрегатов производится обезличенным методом.
Существуют два способа ремонта машин - поточный и тупиковый. Поточный способ ремонта - это такой производственный процесс, который расчленен на отдельные ремонтные операции или группы операций, выполняемые одними и теми же специалистами-ремонтниками или специализированными ремонтными бригадами на всех ремонтируемых машинах.
Тупиковый способ ремонта - это такой производственный процесс, в котором одна и та же ремонтная бригада производит на машине от начала до конца все ремонтные операции, за исключением специальных (по радиосвязи, вооружению, сварочным работам и др.). При этом способе ремонта ни машина, ни ремонтная бригада в производственном процессе не передвигаются с одного рабочего места на другое. Машина находится на рабочем месте данной бригады от начала до конца ремонта.
В результате неравномерного изнашивания различных деталей в машине после отработки определенного количества часов начинают выявляться детали с таким износом, который требует их ремонта или замены.
В тех случаях, когда деталь имеет износы или повреждения, превышающие допустимые по техническим условиям, она считается непригодной для дальнейшей работы, на машину не устанавливается и подвергается ремонту или замене.
При ремонте деталей устраняются дефекты путем восстановления формы и размеров, а также физико-химических свойств материала в соответствии с техническими условиями на ремонт.
Номенклатура ремонтируемых деталей в основном зависит от технического оснащения и квалификации личного состава ремонтного подразделения (части).
Решение вопроса о ремонте детали необходимо начинать с определения того, какие размеры, форму, посадку и качество поверхности должна получить деталь после ремонта в соответствии с техническими условиями.
Выбор того или иного способа восстановления детали зависит от степени ее износа и повреждения. Основные указания по данному вопросу даются в технических условиях на ремонт танков. Большинство деталей танка восстанавливается обычно до своих номинальных (первоначальных) размеров.
Восстановление деталей производится следующими способами:
-механической обработкой поверхности (способ ремонта под ремонтные размеры);
-наращиванием изношенных поверхностей;
-постановкой добавочных деталей;
-подвертыванием или перевертыванием одной детали по отношению к другой;
-пластическими деформациями;
-заменой части детали.
Каждый из перечисленных способов может применяться для устранения того или иного дефекта детали отдельно или в совокупности с другими способами. Быстрота и качество восстановления деталей будут зависеть во многом от того, насколько ремонтник хорошо знает технологический процесс выполнения указанных способов восстановления деталей и умеет наиболее целесообразно сочетать их.
При ремонте деталей танков наращивание изношенных поверхностей производится наплавкой металла, металлизацией и электролитическими покрытиями.
Основы построения электротехнологического комплекса для нестационарного электролиза
Исследования, проводимые в области получения качественных гальванопокрытий, показывают, что с точки зрения производства, наиболее удобным и простым будет такой технологический процесс, при котором элёктроосаждение проводится из электролита простого состава, а изменение структуры и качества покрытий регулируется изменением электрических режимов питания ванны. Существуют различные преобразователи тока, позволяющие проводить электролиз не на постоянном токе, а на асимметричном, т.е. периодическом токе, имеющий переменную и постоянную составляющую. Такие источники для питания гальванических ванн не дошли до производства из-за их малой мощности ввиду использования и преобразования только однофазного переменного тока и большими трудностями при регулировании по отдельности катодной и анодной составляющих периодического тока. Большой интерес вызывает устройство для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом [87]. Недостатком данного устройства является низкий КПД и низкая надежность его работы из-за применения двухфазного однополупериодного выпрямителя, приводящего к большой расчетной мощности силового трансформатора, образованию в сердечнике постоянного магнитного потока вынужденного намагничивания и увеличению напряжения на тиристорах. Более совершенным источником периодического тока для питания гальванических ванн является "бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн" [95], содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду, причем обмотка одной из фаз включена встречно по отношению к обмоткам двух других фаз, четыре тиристора, три из которых Соединены по схеме нулевого выпрямителя и подключены к вторичным обмоткам, нулевая точка которых и общая точка тиристоров образуют выводы для подключения нагрузки, а четвертый инвертор включен встречно по отношению к другим тиристорам и один из его силовых выводов соединен с общей точкой этих тиристоров, измерительные приборы, дополнительный трансформатор и тиристор, причем тиристор включен в схему нулевого выпрямителя и соединен с нулевой точкой указанной звезды вторичных обмоток через дополнительную обмотку, включенную по отношению к указанным вторичным обмоткам двух других фаз, первичная обмотка дополнительного трансформатора подключена параллельно первичной обмотке одной из фаз основного трансформатора, а его вторичная обмотка подключена одним концом к нулевой точке звезды вторичных обмоток основного трансформатора и выполнена со скользящим контактом, к которому подключен второй вывод четвертого тиристора. В этом преобразователе не удается получить высокого КПД и надежности работы преобразователя, т.к. применение схемы нулевого выпрямителя, включение дополнительного трансформатора к фазовой обмотке, тиристора - к его вторичной обмотке, приводит к неравномерности загрузки фаз силового трансформатора, искажению формы кривой питающего напряжения, и, соответственно, увеличиваются потери в трансформаторе, повышается нагрев токоведущих частей и износ изоляции, а это снижает коэффициент мощности. Кроме того, в данном преобразователе невозможно регулировать величину катодного тока по амплитуде, следовательно, получить различные формы кривых.
В последнее время все более широкое применение находит использование различных форм и режимов периодического тока в условиях нестационарного электролиза, при котором существенно расширяется диапазон физико-химических свойств электролитических покрытий за счет структурных изменений при электрокристализации [84].
Научно-исследовательской лабораторией Казанского танкового института проведен анализ форм тока, используемых при нестационарных режимах электролиза, и выявлено, что наиболее технологичной и эффективной для изменения структуры и свойств электролитических покрытий является периодический ток с обратным регулируемым импульсом. Исследования по выбору формы тока для нестационарного электролиза проводились в сравнений С токами, полученными от различных генераторов асимметричного тока [189]. Электрические схемы преобразователей просты в изготовлении и управлении, позволяют регулировать формы токов, амплитуды, длительности положительной и отрицательной составляющих асимметричного тока.
В схеме, представленной на рис .2.1, регулирование параметров периодического тока достигается с помощью транзисторного блока временной задержки, дающего возможность управлять тиристорами VD6, VD7 независимо от частоты и формы сигнала внешнего генератора.
Напряжение синусоидальной формы от внешнего генератора, приложенного на базу транзистора VT1, ограничивается по амплитуде, и напряжение с коллектора данного транзистора через резисторы R5, R6 заряжает конденсаторы СІ, С2. Диоды VD2 и VD3 ограничивают потенциал заряда конденсаторов и, следовательно, позволяют регулировать моменты запирания транзисторов VT2 и VT3 с помощью потенциометров R3 и R4, и тем самым длительности катодной и анодной составляющих периодического тока.
Транзисторы VT4 - VT7 усиливают импульсы управления, поступающие на тиристоры VD8, VD9. Моменты открывания тиристоров зависят от временной задержки импульсов в цепях их управления, определяемой, в частности, емкостью конденсаторов С1 и С2.
В промышленных источниках для гальванических ванн типа ВАКГ, ВАКР и др., являющихся преобразователями 3-х фазного тока, возникает необходимость в определении формы и режимов периодического тока для нестационарного электролиза. В связи с этим на рис.2.2 представлена электрическая схема преобразователя тока на 2-х тиристорах с сельсинами в цепях управления тиристорами.
Сельсины БС-1, БС-2 используются в качестве фазосдвигающих устройств. Входное 3-х фазное напряжение, поступая на якорные обмотки, соединенные "звездой", обоих сельсинов, работающих в трансформаторном режиме, индуцируют в статорных обмотках ЭДС, которые суммируются на гальванической ячейке через управляемые вентили, формируя периодический ток с обратным импульсом.
На рис.2.3 приведена принципиальная схема более мощного преобразователя периодического тока с круговым реостатом 3-х фазного тока, позволяющая проводить электрохимические процессы при больших значениях плотности тока, с одновременным изменением формы и длительностей катодной и анодной составляющих токов в диапазоне 0 - 120.
Допустимые значения плотностей токов при электролизе определяются мощностью силового 3-х фазного трансформатора и используемых тиристоров.
Таким образом, простые в изготовлений и эксплуатации схемы преобразователей асимметричного тока позволят изучать электрохимические процессы в лабораторных условиях и выработать технологические режимы для получения качественных гальванических осадков при нестационарных режимах электролиза.
За последние годы разработаны и внедрены в ремонтное производство такие прогрессивные технологические приемы нанесения износостойких электролитических покрытий, как нанесение железных покрытий путем электролиза раствора периодическим током с обратным импульсом, нанесение железных и хромовых покрытий в проточном электролите, которые позволяют повысить производительность процессов, улучшить качество осадков, расширить номенклатуру и повысить срок службы восстановленных деталей.
Влияние частиц дисперсной фазы на электрокристаллизацию и свойства металлической матрицы.
Заращивание частиц ДФ с металлом является заключительной стадией формирования КЭП. Особенности ее протекания обусловлены физико-химическими свойствами частиц и действием расклинивающего давления тонкой прослойки среды между частицей и катодом.
Многочисленные работы (см. глава 1.3) свидетельствуют об изменениях условий электрокристаллизации и свойств осаждаемых металлов электрическими режимами. Одновременно, частицы дисперсной фазы при соосаждении с металлом активно взаимодействуют с поверхностью катода, изменяя условия электрокристаллизации и свойства металлической матрицы КЭП. Изучение этих процессов послужило основой для развития нового направления интенсификации электроосаждения КЭП в нестационарных режимах электролиза.
Зарастание частицы металлом происходит без осложнений, если она имеет хорошую адгезионную связь с катодом и непосредственно контактирует с ним, лишая питания находящиеся под ней кристаллы или их грани Процесс зарастания будет различным в зависимости от природы дисперсной фазы (проводник или диэлектрик) и величины перенапряжения на частице металла и водорода.
Частицы проводников, имеющие с поверхностью электрическую связь, зарастают обычно у основания и с вершины, благодаря чему для их закрепления на катоде необходимы относительно тонкие слои металла. Поверхность КЭП при этом значительно развивается и приобретает микрошероховатость, так как проводящие частицы, находясь на фронте роста осадка, играют роль трехмерных зародышей кристаллизации. Поэтому попытки получить толстые слои КЭП с проводящими большими частицами ( d3 =10... 100 мкм), соизмеримыми с толщиной диффузионного электродного слоя, могут привести к неудаче. Осадок будет формироваться некомпактным. Подобное явление наблюдалось при соосаждении электролитического железа с грубодисперсными частицами карбида вольфрама ( d3 = 30...50 мкм).
Аналогичная картина наблюдается в некоторых случаях и при электроосаждении КЭП с включениями проводящих или полупроводниковых частиц сухой смазки (графита, дисульфида молибдена). Несколько меньше развивают поверхность обладающие большим электросопротивлением частицы карбида бора (р = 0,445 .0,089 Ом см при t = 20...100С).
Рост "трехмерных зародышей" вокруг частиц дисульфида молибдена и карбида бора и развитие их в дендриты при получении КЭП на основе железа можно легко обнаружить визуально, наблюдая за процессом электроосаждения покрытий (рис.4.1 .а,б). Для улучшения качества осадков с включениями проводников в ряде случаев прибегают к модифицированию поверхности частиц, нанося на них изолирующие или гидрофобные слои, ингибирующие рост металла на частицах.
Дисперсные диэлектрики зарастают обычно с основания. Поэтому КЭП с включениями непроводящих частиц получаются относительно гладкими и компактными при большой толщине осадков. Питтинг и дендриты на их поверхности, как правило, отсутствуют (рис.4.1.в).
Соответственно для закрепления частиц диэлектриков необходимы слои металла, соизмеримые с их величиной. Визуальные наблюдения процесса электроосаждения КЭП из ЭС с дисперсиями изоляторов подтверждают, что образования дендритов и значительного развития поверхности осадков не происходит. Вместе с тем, если между частицей и катодом сохранится прослойка электролита, растущие кристаллы будут отталкивать частицу с силой кристаллизационного давления и ее дальнейшее поведение определится условиями питания и роста экранированных частицей и открытых участков катода. В этом случае затруднения в образовании КЭП могут быть обусловлены свойствами электролита - его микрорассеивающей (МРС) или выравнивающей (ВС) способностью. Действительно, опыт показывает, что КЭП, хорошего качества с большим содержанием частиц образуются обычно из электролитов, осадки из которых либо копируют неровности катода, либо увеличивают исходную шероховатость поверхности с ростом продолжительности электролиза.
Распределение металла по микрорельефу поверхности катода зависит при совместном разряде нескольких ионов наряду с ВС от соотнесения скоростей реакция. Например, при одновременном выделении ионов металла и водорода с увеличением плотности тока выход металла по току для различных электролитов либо увеличивается, либо уменьшается, либо проходит через максимум. В первом случае на выступающих участках микрорельефа металла выделяется больше за счет не только повышенной плотности тока, но и роста выхода по току, и углубление под частицей развивается скорее, во втором - металла выделяется меньше из-за падения выхода его по току на участках с повышенной плотностью тока. При этом скорость формирования углубления под частицей снижается либо оно не образуется.
Наиболее ярко роль ВС электролита проявляется в том случае, когда частицы не электропроводны. Включение в осадки частиц электропроводных материалов в связи с возможностью разряда на них ионов металла должно меньше зависеть от ВС электролита. Оно определяется в основном отношением удельных сопротивлений частиц ДФ и ЭС, электрохимическими свойствами частиц и наличием прослоек, препятствующих непосредственным их контактам с поверхностью металла. В последнем случае поведение частиц проводников и диэлектриков, вероятно, аналогично.
Экспериментальное обоснование связи включаемости частиц диэлектрика с ВС электролита представлено в таблице 4.1.
Содержание частиц в осадках различных металлов, по данным работ Р.С.Сайфуллина , сравнивалось с ВС электролита, измеренной по способу Кардоса и Фоулке, или по их данным, полученным в аналогичных условиях для соответствующих электролитов [167].
Теоретические изыскания и анализ приведенных экспериментальных данных по исследованию условий включения в осадки металлов частиц диэлектриков позволяет уточнить известные схемы зарастания частиц ДФ [28].
Предложенная модель (рис.4.2) дает возможность описать поведение частицы вблизи поверхности катода и механизм ее захвата осадком более достоверно. Как следует из предложенной модели, покрытие под частицей образуется в процессе формирования углубления в растущем катодном осадке.
Свойства матрицы КЭП определяются условиями электролиза, которые при осаждении композиций обычно выбирают по рекомендациям для соответствующих "чистых" покрытий. Однако частицы ДФ в процессе формирования КЭП развивают поверхность катода, изменяя ее состояние (активность, пассивность) и электрохимическое поведение. Естественно, эти процессы влияют на структуру и субмикроструктуру металла матрицы, в тесной связи с которыми находятся физико-механические свойства покрытий. Поэтому интересно сопоставить особенности поляризации при электроосаждении металлов из ЭС с дефектами их структуры и отдельными физико-механическими свойствами, определяющими работоспособность КЭП и вместе с тем служащими своеобразными индикаторами изменения структуры металла.
Разработка системы управления для тиристорных преобразователей периодического тока для питания гальванических ванн
В тиристорных преобразователях основная функция СУ заключается в формировании по определенной программе отпирающих импульсов на управляющих электродах тиристоров схемы. Требования, предъявляемые к параметрам импульсов, определяются типом тиристора, схемой, в которой используется тиристор, и режимом его работы. Для надежного включения тиристора необходимо обеспечить такие значения тока управления напряжения на управляющем электроде, которые соответствуют области гарантированного включения тиристора с учетом максимально допустимых значений тока, напряжения и пиковой мощности, выделяемой на управляющем электроде.
В зависимости от схемы, в которой используются тиристоры, отпирающие импульсы могут иметь различную форму и длительность. Наиболее распространенная форма отпирающих импульсов — прямоугольная. Минимальная длительность отпирающих импульсов определяется временем, необходимым для нарастания тока в анодной цепи до значения тока включения тиристора, который обычно в 2—3 раза превосходит ток выключения. Это время при активном сопротивлении коммутируемой тиристором цепи практически совпадает с временем включения тиристора, т.е. находится в диапазоне от единиц до нескольких десятков микросекунд. Наличие индуктивности в анодной цепи может существенно увеличить минимально необходимую длительность импульса по сравнению со временем включения тиристора.
Для обеспечения нормальной работы тиристоров в ряде схем требуются широкие отпирающие импульсы, длительность которых обычно определяется частотой переключения тиристоров и особенностями работы схемы. Например, в трехфазном мостовом управляемом выпрямителе при работе в режиме с прерывистым током нагрузки или при запуске выпрямителя необходимо, чтобы отпирающие импульсы присутствовали одновременно на двух тиристорах: одном из анодной группы, а другом из катодной. Это обусловлено необходимостью образования цепи протекания тока нагрузки при включении очередной пары тиристоров, которые все находятся в выключенном состоянии из-за спадания тока до нуля. Одновременное присутствие отпирающих импульсов на соответствующей паре тиристоров анодной и катодной групп может быть обеспечено, если длительность импульсов будет больше, чем t = 776, где Т — период переменного напряжения на входе выпрямителя.
В данном случае задача может быть решена и другим путем. Например, подачей на каждый тиристор сдвоенных узких импульсов, первый из которых соответствует очередному включению тиристора, согласно порядку коммутации тиристоров в схеме, а другой — повторному (в момент включения очередного тиристора противоположной группы). Однако во многих схемах формирование широких импульсов оказывается проще, чем ряда узких, особенно если моменты их формирования должны находиться в зависимости от режима работы преобразователя.
Основными недостатками управления широкими импульсами являются увеличение объема и массы импульсных трансформаторов в системе управления и увеличение потерь в тиристоре.
Существенным параметром отпирающих импульсов является также крутизна переднего фронта импульса, которая влияет на время включения тиристора и допустимую скорость нарастания прямого тока. Для лучшего использования тиристоров длительность переднего фронта импульса отпирающего тока должна быть около 1 мкс. Крутизна переднего фронта отпирающего импульса является важным параметром и для импульсов управления транзисторами, используемыми в схемах преобразователей в качестве ключевых элементов.
При управлении тиристорами на интервале, когда отсутствуют отпирающие импульсы, желательно на управляющие электроды тиристоров подавать небольшое запирающее напряжение (отрицательное смещение). Запирающее напряжение позволяет повысить устойчивость тиристоров к ложным отпирающим импульсам.
В настоящее время системы управления тиристорных преобразователей выполняются на основе полупроводниковых и магнитных элементов. Из последних преимущественно используются импульсные трансформаторы, применяемые для развязки цепей системы управления и силовой части преобразователя. С развитием микроэлектроники широкое применение в СУ находят различные типы гибридных и интегральных полупроводниковых схем. Замена дискретных полупроводниковых элементов (транзисторов, диодов и др.) интегральными схемами (ИС), содержащими большое число как активных элементов (транзисторов, диодов), так и пассивных (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности), позволяет получить существенный положительный технико-экономический эффект. Например, использование ИС позволяет улучшить технические характеристики преобразователей, резко сократить массу и габариты СУ, шире унифицировать отдельные функциональные узлы, сократить время разработок, автоматизировать технологические процессы изготовления углов и блоков.
Одним из основных устройств СУ является входной элемент, назначением которого является формирование напряжений (в общем случае имеющих различную форму), синхронизированных с переменным напряжением силовой части преобразователя, например напряжением питающей сети выпрямителя, преобразователя частоты с непосредственной связью или выходные напряжением автономного инвертора. Относительно системы напряжений во входных устройствах производится формирование отпирающих импульсов и, в частности, распределение их по каналам управления тиристоров соответственно фазам, в которых они установлены.
Простейшим, наиболее распространенным входным устройством является трансформатор. В качестве примера рассмотрим входное устройство (рис.6.9), которое используется в системах управления трёхфазных мостовых выпрямителей. Схема этого устройства, представляющего собой трансформатор, на вход которого подается трехфазное напряжение сети, питающей выпрямитель (рис.6.9 а). В соответствии с принципом действия трехфазного мостового управляемого выпрямителя на его тиристоры при шестиканальной системе управления должны поступать отпирающие импульсы, сдвинутые друг относительно друга на угол л/3. Вторичные обмотки входного устройства выполнены со средней точкой, причем средняя точка соединяет начало и конец каждой полуобмотки. Поэтому со вторичных обмоток снимается шестифазная система напряжений, векторная диаграмма которых представлена на рис.6.96. Напряжение с каждой полуобмотки поступает на вход соответствующего канала управления, в котором осуществляется формирование отгшрающих импульсов.
Общим недостатком входных устройств, выполненных в виде трансформатора, является чувствительность параметров напряжений вторичных обмоток к амплитудным и фазовым искажениям питающей сети, д также различного рода помехам, возникающим в ней при эксплуатации.
В качестве входных устройств могут быть использованы синхронизируемые с сетевым напряжением (или выходным напряжением инверторов) различного типа генераторы. Достоинством подобного рода входных устройств является независимость формы выходного напряжения синхронизируемого генератора от амплитудных искажений синхронизирующего напряжения.
Следует отметить, что к входным устройствам часто предъявляют повышенные требования в части способности их задерживать различного рода помехи, поступающие из силовой части схемы. Для этой цели к входным устройствам подключают различные фильтры, как пассивные состоящие обычно из реактивных элементов, так и активные. Последние могут быть выполнены на основе операционных усилителей с использованием частотно-зависимых корректирующих цепей.
