Введение к работе
Актуальность проблеми. В различных областях машиностроения все большее развитие получают лазерные технологии, позволяющие осуществить ранее не возможные или трудновыполнимые операции сварки, термической и размерной'обрабстки материалов. С их внедрением связаны повышение производительности и улучшение условий труда, возможность автоматизации,-снижение трудоемкости по отношению к традиционным методам обработки материалов.
Интенсивное развитие и массовое: внедрение лазерных технологий в промышленное производство требует повышения эффективности лазерно-технологических установок (ЛГУ).
Повышение точности и качества при размерной обработке различных видов материалов с помощью ЛТУ.на базе импульсных твердотельных технологических лазеров в значительной мере связано .с потребностью оперативного регулирования параметров лазерного излучения. Однако,-регулирование формы, мощности и .длительности импульсов лазерного излучения оптическими методами-(/.применение светофильтров, диафрагмирование луча ) не эффективно в виду низкого к.п.д.' твердотельных лазеров ( менее'-IOfc ). Поэтому возникает необходимость - -в специальных источниках электропитания (ИЭШ, с широкими возможностями оперативного регулирования фирмы,' амплитуды и длительности. импульсов тока лампы накачки (ЛН), так как-форма импульсного лазерного излучения практически'повторяет форму'.тока в- ЛН» .'.'/.'
, .Серийно выпускаемые в настоящее время ИЭП импульсных, твердотельных технологических лазеров.на-базеиндуктивно-емкостных и ди- -
-одно-конденсаторных преобразователей не. обеспечивают оперативного . регулирования формы и параметров-выходных датульсов тока-в требу-, емых пределах. Известные ИЭП обладают невысокими массо-энергети- ;
. ческими -показателями. -;.;,ч;...,.:". 'у,; :;'v'-.";'-'-'.';,'>; .'-' \-'.:. :'"-" '.','- ' '.' Таким образом,,решение-важной технической: и практической задачи оперативного'регулирования формы и.параметров лазерного излу- . ченип твердотельных технологических .лазеров непосредственно связа- ,
-но с необходимостью- разработки, для них эффективных специализирован
ных ИЭП. -'_' ~ .'.''' ": .''..''."' ',.'' .":'..':'
Диссертационная работа выполнялась в;соответствии с одним из . научных направлений кафедры "Электропривод и автоматизация промыш- .
, ленных установок" Нижегородского политехнического института "Импульсные электродинамические системы", в рамках.проводимых госбюд-
, жетных и хоздоговорных, научно-исследовательских;"работ. ';',
; Цель работы. Разработка и. "исследование высоковольтных импульс ных ИЭП твердотельных технологических .лазеров, с оперативным;регулу рованием формы и параметров выходных импульсов тока и улучшенными массо-знергетическими показателями. ^ ..'<"-'''. .
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе ре-
шаются 'следующие задачи:,-...."'" "'"./. .., "" ' '.'' ... ,'. ".'.-.'' "'.
анализ разработанных к-настоящему времени схемных решений импульсных ИЭП твердотельных лазеров и сравнительная оценка их функциональных возможностей и массо-энергетических показателей;
разработка импульсных ИЭП с регулируемой формой, амплитудой и .длительностью выходных импульсов и улучшенными массо-энергет тическими показателями; .,; . :''.:".у '/. "''.
теоретические и экспериментальные исследования различных;, режимов работы предлагаемых ИЭП; -'...;.'
анализ динамических и энергетических характеристик ИЭП и . разработка инженерной методики расчета их силовых элементов;
- разработка'системы микропроцессорного управления ИЭП. '.;'-.
Методы исследований;-Исследование электромагнитных процессов
в ИЭП проведено, с ;помощью;кусочно-припасовочного.метода. При "этом
на интервалах непрерывности использрваны классический.метод решевд
, линейках ди#еренциальных-;уравнёний;.и"численный1м?тод решения нелі
. нейных, дифференциальных уравнений ( метод Рунге-Кутта-). Расчет ;
динамических и;энергетических.характеристик ИЭП выполнен.с.помощы
ЭВМ. Достоверность научных,положений подтверладена-результатами "эк(
периментальных, исследований,'проведенных, на- изготовленном, автором
.образце ИЭП.;- -.':;' у' ','^-''";'";;.;л '>-''. '-'>У:І!у-\уу'. -"",-.''' ;.'>';-.''.""',." ,"-" '.„',
Научная новизна. „В работе -получены ^следующие, новые - научные'.'
результаты:'"-;.," - '-'.".,.-':, ;',-v ":'.'.;";^:'^0.''-':''/''!-^ '' - -'"'> ' "
, - обоснована рациональная структура"многофункциональных импульсных ИЭП твердотельных/технологических лазеров; -..1 -
разработана математическая модель каскадных тиристорно-кон-денсаторкнх преобразователей-(ТКП) для,исследования и анализа процессов зарядки конденсаторов каскадов с учетом технологического разброса их емкости и - режшов стабилизации напряжения накопительга конденсаторов; "-..": '-;.'"'.' '"'' -
разработана математическая модель генератора импульсов ток; (ГИТ) с перестраиваемым, разрядном".контуром секций накопительных кі дсксаторов, позволяющая реализовать оперативное регулирование фор!
параметров импульсов тока.
Практическая ценность состоит 'в следующем:
показана целесообразнорть применения многофункциональных зстрансформаторных ИЭП для импульсных твердотельных технологичес-ях лазеров, обеспечивающих оперативное регулирование формы импуль-оз тока л параметров лазерного излучения и эффективность ЛГУ для азмерной обработки материалов;
предложены схемные решения, повышающие надежность бестранс-орматоркык ИЭП, стабильность их выходных параметров и качество ехнологического процесса размерной обработки-материалов;
получены удельные массо-энергетические характеристики дросельного и конденсаторного оборудования,'поз водящие обоснованно одходить к проектировании дросселей и выбору конденсаторов для спользования их в качестве силовых элементов ИЭП;
разработана система микропроцессорного управления НЭП, поводящая автоматизировать процесс,размерной обработки материалов.
органично включиться в общий технологический"процесс промышленного рокзводства.- -. .' .- , - '.-..
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной рабо-
н нашли свое применение в практике проектирования и ^разработок ЛГУ
азмерной обработки материалов, проводимых в НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬ-,
КОМ ИНСТИТУТЕ ДВИГАТЕЛЕЙ (.г.Москва ) и ШСТИТУТЕ ПРИШЩЮЙ' ФИЗИКИ
, г.Н.Новгород ). ,'""'. .-..:'...[':'":: -..
,; Апробация работы. По основным теоретическим положениям и резуль-атам диссертационной работы автором сделано 16 докладов: на У Все-, оюзной научно-технической конференции, .г.Уфа, 1984 г., 1У,У Всесо-зных научно-технических конференциях "Проблеми преобразовательной . ехники", г.Киев, 1987, 1991 гг.,.Всесоюзной,научно-технической ' : онференции "Современное-состояние, проблемы.и перспективы энергетики и, технологии в энергостроеши"- („ІУ Бенардосовские чтения ), .Иваново, 1989 г.-; Республиканских школах-семинарах молодых ученых
специалистовj г.Алушта, 1988,,1989, 1990 гг.; областных научно-ехнических конференциях. :
Публикации. Основное содержание работы представлено в 9 печатях работах, имеется одно авторское свидетельство и два решения о ыдаче авторских свидетельств. . -. -
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из' ведения, четырех глав, заключения, списка литературы и пяти при-ожений; содержит 115 стр. основного текста, 45 стр. иллюстраций,
