ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА

Источник питания имнульсного твердотельного лазера.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть иснользована в источниках питания импульсных твердотельных лазеров.
В известных системах электропитания импульсных твердотельных лазеров в случае возникновения аварийной ситуации, защита организована таким образом, что происходит полное отключение источника питания от сети. В связи с этим при повторном включении установки необходимо заново произвести операцию поджига лампы накачки для перевода ее в режим горения дежурной дуги.
Многократный поджиг лампы накачки связан с возникновением больших электродинамических и механических нагрузок на лампе накачки, что резко снижает ее ресурс.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является источник питания 1, электрическая схема которого представлена на фиг. 1. Он содержащий силовой выпрямитель 1, параллельно подключенный к нему емкостной фильтр 2, один вывод которого подключен к зарядному дросселю 3 и балластному резистору дежурной дуги 10, второй вывод которого соединен со вторичной обмоткой трансформатора поджига 7.Второй вывод зарядного дросселя 3 соединен с емкостным накопителем 4, который подключен к последовательно соединенным разрядному тиристору 5, разрядной индуктивности 6 и вторичной обмотке трансформатора поджига 7. Блокировочная емкость 9 подключена параллельно цепи, состоящей из последовательно включенной вторичной обмотки трансформатора поджига 7 и лампы накачки 8, второй вывод которой соединен со вторым выводом емкостного накопителя 4 и вторым выводом емкостного фильтра 2. Следует отметить, что для систем последовательного поджига ламп накачки 8 блокировочная емкость 9 необходима всегда. На работу силовой части схемы она не оказывает влияния, так как имеет малую величину.
МПК 6 H01S3/09
автоматичесюк выключателей. В результате этого при аварии отключается установка в целом, в том числе и цепь тока дежурной дуги.
В тех случаях, когда аварии не связаны с глухими короткими замыканиями в силовой части источника питания, а вызваны либо ложными срабатываниями разрядного тиристора, либо превышением каких-либо предельных режимов работы установки ( частоты следования импульсов накачки или их длительности), отключение установки от сети приводит одновременно и к отключению тока дежурной .дуги. В связи с этим, после изменения оператором режима работы установки, требуется повторный поджиг лампы накачки, что связано с уменьшением ее рабочего ресурса.
Следует отметить, что поджиг лампы накачки влечет за собой мощные электромагнитные помехи, приводящие к сбою как системы управления самого источника питания, так и цифровой системы управления лазерного технологического комплекса в целом.
Сетевые защитные устройства обычно обладают сравнительно малым быстродействием, в связи с чем лампа накачки может разрушиться быстрее, чем произойдет отключение установки от сети.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание источника питания, обладающего повышенной надежностью за счет введения быстродействующей электронной защитой.
Для рещения поставленной задачи в источник питания импульсного твердотельного лазера, содержащий силовой выпрямитель, параллельно подключенный к нему емкостной фильтр, балластный резистор дежурной дуги, соединенный со вторичной обмоткой трансформатора поджига, и зарядный дроссель, вывод которого соединен с емкостным накопителем, подключенным к последовательно соединенным разрядному тиристору, разрядной индуктивности и вторичной обмотке трансформатора поджига, а так же блокировочную емкость, подключенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных вторичной обмотки трансформатора поджига и лампы накачки, второй вывод которой соединен со вторым выводом емкостного накопителя и вторым выводом емкостного фильтра, дополнительно введены блок электронной защиты подключенный к первому выводу емкостного фильтра и нулевой диод, катод которого подключен к первому выходу блока электронной защиты, а анод к второму выводу емкостного фильтра, при этом блок электронной защиты состоит из основного тиристора, анод которого подключен ко входу блока электронной защиты, а катод подключен к катоду коммутирующего тиристора, соединенного анодом с первым выводом коммутирующей емкости и токоограничивающим резистором , второй вывод которого соединен с катодом вспомогательного выпрямителя, анод
которого подключен ко вторичной обмотке сетевого трансформатора, второй конец которой соединен со вторым выводом коммутирующей емкости, подключенного к аноду основного тиристора и аноду второго диода, катод которого соединен с дополнительным резистором, второй вывод которого подключен ко второму выходу блока электронной защиты, соединенного с балластным резистором дежурной дуги и катодом первого диода, анод которого подключен к катоду основного тиристора, соединенному с первым выходом блока электронной защиты, который подключен к зарядному дросселю, а управляющий электрод основного тиристора соединен через кнопку с нормально-разомкнутыми контактами с резистором, второй вывод которого подключен к аноду основного тиристора.
На фиг. 2 представлена электрическая схема заявляемой полезной модели.
Источник питания (фиг. 2) содержит силовой выпрямитель 1, параллельно подключенный к нему емкостной фильтр 2, зарядный дроссель 3, вывод которого соединен с емкостным накопителем 4, подключенным к последовательно соединенным разрядному тиристору 5, разрядной индуктивности 6 и вторичной обмотке трансформатора поджига 7, блокировочную емкость 9, подключенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных вторичной обмотки трансформатора поджига 7 и лампы накачки 8, второй вывод которой соединен со вторым выводом емкостного накопителя 4 и вторым выводом емкостного фильтра 2, а также балластный резистор дежурной дуги 10, один вывод которого подключен к первому выводу емкостного фильтра 2, а второй - ко вторичной обмотке трансформатора поджига 7, блок электронной защиты 10 подключенный к первому выводу емкостного фильтра 2 и нулевой диод 12, катод которого подключен к первому выходу блока электронной защиты 11, а анод - к второму выводу емкостного фильтра 2.
Блок электронной защиты 11 (фиг. 2) состоит из основного тиристора 13, анод которого подключен к входу блока электронной защиты 11, а катод подключен к катоду коммутирующего тиристора 14, соединенного анодом с первым выводом коммутирующей емкости 15 и токоограничивающим резистором 16, второй вывод которого соединен с катодом вспомогательного выпрямителя 17, анод которого подключен ко вторичной обмотке сетевого трансформатора 18, второй конец которой соединен со вторым выводом коммутирующей емкости 15, подключенным к аноду основного тиристора 13 и аноду второго диода 20, катод которого соединен с дополнительным резистором 21, второй вывод которого подключен ко второму выходу блока электронной защиты 11, соединенного с балластным резистором дежурной дуги 10 и катодом
первого диода 19, анод которого подютючен к катоду основного тиристора 13, соединенного с первым выходом блока электронной защиты 11 который подключен к зарядному дросселю 3 при этом управляющий электрод основного трфистора 13 соединен через кнопку с нормально-разомкнутыми контактами 23 с резистором 22, второй вывод которого подключен к аноду основного тиристора 13.
Устройство работает следующим образом. При подключении устройства к сети от силового выпрямителя 1 происходит заряд емкостного фильтра 2. Одновременно через сетевой трансформатор 18, вспомогательный выпрямитель 17 и токоограничивающий резистор 16 происходит заряд коммутирующей емкости 15 блока электронной защиты 11 после чего блок электронной защиты 11 готов к работе. Емкостной накопитель 4 при этом остается незаряженным, что устраняет возможность сбоя в работе устройства при осуществлении операции поджига лампы накачки 8.
С помощью трансформатора поджига 7 по пепи : лампа накачки 8, блокировочная емкость 9 и вторичная обмотка трансформатора поджига 7 происходит поджиг лампы накачки 8. При этом от силового выпрямителя 1 и емкостного фильтра 2, через диод 20, дополнительный резистор 21, балластный резистор дежзфной дуги 10, вторичную обмотку трансформатора поджига 7 и лампу накачки 8 начинает протекать ток дежурной дуги, после чего устройство готово к работе.
Для заряда емкостного накопителя 4 производится включение основного тиристора 13 путем подключения его анода к управляющему электроду с помощью кнопки 23 через резистор 22. Происходит резонансно-диодный заряд накопителя 4 от емкостного фильтра 2 по цепи : основной тиристор 13, зарядный дроссель 3.
В момент включения основного тиристора 13 ток дежурной дуги начинает протекать через основной тиристор 13 и диод 19, минуя цепочку: диод 20 и дополнительный резистор 21, так как открытый основной тиристор 13 шунтирует эту цепочку.
Поскольку по окончании резонансно-диодного заряда накопителя 4, ток заряда спадает до нуля, то основной тиристор 13 мог бы выключиться, так как кнопка 23 включается кратковременно, но протекающий через него ток дежурной дуги больше тока удержания основного тиристора 13, и следовательно, основной тиристор 13 остается включенным.
При возникновении аварийной ситуации на управляющий электрод коммутирующего тиристора 14 подается сигнал управления. При включении коммутирующего тиристора 14 предварительно заряженная коммутирующая емкость 15 выключает основной тиристор 13.
Коммутирующая емкость 15 по цепи : емкостной фильтр 2, коммутирующая емкость 15, коммутирующий тиристор 14, зарядный дроссель 3, разрядный тиристор 5, разрядная индуктивность 6, вторичная обмотка трансформатора по джига 7, лампа накачки 8 и емкостной фильтр 2 начинает перезаряжаться. Время восстановления основного тиристора 13 определяется временем разряда коммутирующей емкости 15 до нуля.
В тот момент времени, когда коммутирующая емкость 15 перезарядится до напряжения, равного напряжению на емкостном фильтре 2, включается нулевой диод 12 и остаток энергии, запасенной в зарядном дросселе 3 выделяется в лампе накачки 8. По цепи : сетевой трансформатор 18,вспомогательный выпрямитель 17, ограничивающий резистор 16 на коммутирующей емкости 15 восстанавливается заряд требуемой полярности.
После выключения основного тиристора 13 силовая сеть питания лампы накачки 8 оказывается отключенной от силового выпрямителя 1, но при этом не происходит отключения тока дежурной дуги, так как ток дежурной дуги автоматически в момент закрытия основного тиристора 13 переключается из цепи : основной тиристор 13, диод 19 в цепь : диод 20, дополнительный резистор 21 и обрыва тока дежурной дуги не происходит.
Диод 19 служит для исключения резистивного заряда накопителя 4 через дополнительный резистор 21, а диод 20 исключает щунтирование дополнительным резистором 21 основного тиристора 13 в момент коммутации блока электронной защиты 11. Величина дополнительного резистора 21 выбирается таким образом, чтобы падение напряжения на нем, вызываемое током дежурной дуги, было достаточным для открытия тиристора 13.
Автоматическое сохранение режима дежурной дуги после отключения силовой части устройства исключает необходимость повторных поджигов лампы накачки 8 после изменения оператором режимов работы устройства, что существенно повышает резерв лампы и надежность устройства в целом.
Источники информации:
1. Б.Р. Белостоцкий, Ю.В. Любавский, В.М. Овчинников « Основы лазерной техники. Твердотельные ОКГ , М. : «Советское радио, 1972, стр. 261.