推拉式电磁铁电源改革利用计划

　　一、引言
在液态金属实验回路(Liquid  M etal  Experimental  Loop，即LM EL)上实验研究自冷却包层中液态金属的磁流体能源学(Magnetohydrodynamics，即M HD)效应问题，由推拉式电磁铁供给的稳恒均匀磁场的牢固性、坚固性及其磁场参数的变更范畴对M HD 效应的实验研究存在直接的影响。而磁场参数牢固性、坚固性直接收推拉式电磁铁的供电电源输出的电压跟电流的牢固性跟坚固性决定。M H D 的实验请求磁场参数在 0 一 2T 范畴内连续可调，同时请求牢固性好、坚固性高。也就是请求推拉式电磁铁电源在0 – 200A 的范畴内连续可调，且牢固性好，坚固性高，交换成分小的输出电流。而改革前的电源存在如下不足:1.电源的牢固性差跟坚固性低;2 电源输出的交换电流成分过重;
　　3. 电流输出范畴为:40一80A 跟 120一160A，即电源的起始电流为40A , 更大输出电流为 160A ，而且 80 一 120A 的范畴内呈现缺口效应。因为电源存在的这些不足，导致磁场参数的牢固性差跟坚固性低，磁场参数的可调节范畴小，影响 M H D 效应实验研究的正确性跟坚固性。因此，必须改革推拉式电磁铁电源，使其电流输出能满意实验的请求。

　　二、整流电源
本电源是在 “七五”期间，设计、组建液态金属实验回路时，依据 111室提出的请求委托给一所 106 室的颇永忠等同道设计、加工的。电源由主电路跟把持电路两局部组成，主电路局部重要是由六个可控硅(SCR)组成的三相全控桥电路，而可控硅的触发把持电路局部是由电阻、电容、电感以及晶体管等分别元件制造的六个触发把持板、一个电流输出调节板及其一系列小变压器(包含六个同步
变压器)。该把持电路自身的牢固性、坚固性跟抗烦扰才干差。而且所用元器件均已经陈腐，元器件参数不牢固，坚固性差，导致各项触发把持角的大小不跟谐、调节范畴小。从而使电源的输出电流不牢固差、交换成份大，输出的电流范畴为40  – 160A，并且在80  – 120A 左右的电流范畴内呈现缺口效应。不满意推拉式电磁铁请求的。- 200A 的电流范畴内连续可调的前提。该电源诚然经过领永忠等同道的屡次考试，但因为该电源触发把持电路自身固有的弱点，多少次考试均为使电源参数得到改良。因此 只有彻底转变电源触发把持电路局部，才干从基本上解决电源的电流参数，满意实验请求。

　　三、电源改革计划
木电源的负载推拉式电磁铁为理性负载(即。L; R , R=3-4 0 )，负载的电流大，主电路采取三相全控桥整流是公道的。接于负载两真个续流二极管起到牢固输出电流的作用。因此，主电路仍然采取三相全控桥整流电路，对可控硅的过电流维护跟过电压维护等均不作任何变动，而对触发把持电路局部进行彻底地调换。目前，机能牢固、抗烦扰才干强的触发把持电路有以下多少品种型:
　　1. 正弦波同步信号触发器;
　　2. 锯齿波同步信号触发器; 3 集成电路触发器。前两种为分别元件制造的触发把持板，且都须要六个同步触发把持板的触发输出级去分辨触发把持六个可控硅的导通情况，另外还须要一个移项把持板用于调节输出电压。而第三种集成电路触发器，是最近多少年才发展起来的一种新型触发器。集成电路触发器专门对可控硅装置中触发电路的基本单元进行集成化，因此集成触发电路大大地减小了触发装置的体积跟分量。全部触发器集中于一块电路板上，其利用、调试跟维修变得更加简单，本钱也更低，同时还可进步了触发装置的移相机能跟坚固性跟抗烦扰才干，确保了电源输出的牢固性跟调节范畴。综上所述，采取了集成电路触发器来完全调换电源上现有的触发电路。经过进一步调研，发明“航空航天部六九一厂”生产的“KJZ6可控硅三相全控桥触发把持器”是很幻想的一种触发把持器。106 室颇永忠他们已利用该触发把持器对451的有关电源进行了改革。已证明KJZ6触发电路板的机能牢固、坚固性高、抗烦扰才干强。因此，选定了 “K JZ6 可控硅三相全控桥把持板” 来调换了电源上愿来的触发电路。
　　四、K JZ6 可控硅三相全控桥把持板KJZ6可控硅三相全控桥把持板用于可控硅三相桥式全控变流器的触发。它将把持电压幅度转换为相应导通角功率足够大的触发脉冲使主电路坚固地工作，每一相输出脉冲能坚固地驱动一只大功率可控硅元件。该把持板有八种功能: 1.同言Y-:步滤波网络，不受电源中波形畸变跟换流缺口的烦扰。2.适应较宽的同步电压范畴，并只有三雷同步电压。3.各相脉冲问小均衡度很小。4.能很便利地与调节体系匹配，并只有调节输入信号的高低线就可调正整流跟逆变角。5.输出是脉神列式的双脉冲，脉冲变压器(每个可控硅配 一个，共六个脉冲变压器)体积小，对各种宽度的脉冲可能利用同一规格的脉冲变压器。6.有一个脉冲输出把持端，用以把持脉冲的输出跟在正反组可逆体系中作逻辑切换把持。7.因为利用了专门设计的KJ004.  KJ041,  KJ042集成电路，把持板体积小，调剂跟维修十分便利，线路稍加修改可用于双相可控硅或反并联可控硅的只相交换调压电路。8.把持板有整流稳压器件，利用时仅需一个输出双20V 的变压器就可工作，用户不需另搞帮助 电源 。
4-
　　1. K JZ6 可控硅三相全控桥把持板电参数:

　　1. 交换同步电压: 三相30V 士5V (有效值)

　　2. 同步工作电流: 2- 3 m A .

　　3. 同步接法: 380 V/30  V A/Y .

　　4. 移相把持电压(相利用 120’移相范畴)

　　(1)- 8 一 + 8 V I

　　(2)礴 一 +4 V ,

　　(3)  0一 +8 V I

　　(4)  -8一 o v ,

　　5. 移相输入阻抗: 迈3 M .

　　6. 移相范畴〔更大): 170
7 触发脉冲情势: 脉冲列调制式双脉冲。

　　8. 脉冲列频率: 5- 10 K Hz 。

　　9. 输出级容许负载电流: – < 800  m A a

　　10. 脉冲前沿: < _ l us.

　　11. 各相脉冲不均衡度:‘+3

　　12. 电源电压: 士巧V 士5 % 。推拉式电磁铁在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做框架式电磁铁。

　　13. 消耗电流: 正 15 V 电流 ‘85 m A ，负 15V 电流< _ 85 m A o

　　14. 整流输出交换电源每组各 18 V 。

　　15. 容许利用环境温度: -10一十70  }C.

　　16. 板子尺寸: 124 x 166  cm 44 线插座联接。推式电磁铁这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。
‘ 目 1 ， 节 。
4-2.触发电路的抗烦扰办法:
外界的电磁烦扰，常会造成可控硅误触发，影响可控硅整流装置的畸形工作。造成可控硅误触发的重要起因有:

　　1. 门极、阴极间存在磁场烦扰信号。

　　2. 触发电路中混淆有烦扰信号。

　　3. 可控硅的电压回升率(duldt)指标过低，阳极、阴极间的外加电压回升率太大，造成可控硅误导通。针对以上起因，采取下列办法来消除〔或减小)烦扰信号，避免烦扰信号进入门极 。

　　1. 选用门极触发电流较大、duldt指标较高的可控硅。

　　2. 门极回路的导线应采取屏蔽线，金属屏蔽层应接地良好。

　　3. 把持回路应单独敷线，走线应尽可能阔别大电流的导线，避开会产生烦扰的器件。如将把持回路尽量阔别主回路、继电器跟接触器及其操作线路。

　　4. 触发器的电源变压器、同步变压器的初级跟次级绕组应加静电屏蔽。脉冲变压器的初、次级间应有足够的绝缘。

　　5. 在触发电路中可增加 RC 滤波环节、以消除电网的高频烦扰。

　　6. 在凑近可控硅的门极跟阴极间并接小电容C 跟电阻 R

　　五、可控硅的维护办法

　　1. 过流维护办法

　　(1)疾速熔断器:个别熔断丝熔断时光较bt不能用作维护可控硅的熔断器，因此必须采取银质熔丝的疾速熔断器。其接法可抉择: a. 与可控硅元件串联; b.接在三相输入端;c 串接在输出负载上。实现对可控硅的短路维护。熔断器的电流定额应尽量濒临实际工作电流有效值，而不是按维护元件的电流定额值(均匀值)选取。

　　(2)过电流继电器:直流过电流继电器接在输出真个直流侧;或在输入端经电流互感器接入灵敏的过电流继电器，实现对可控硅跟负载设备的过载维护。但这种电路对产生短路故障不很有效。

　　(3)过流截止维护;在三相变压器的次级输出端接入三相全控桥的线路上装置电流互感器，来自电流互感器的信号在经过三相桥式整流后取反回信号使触发脉冲后移，在呈现过电流时减小可控硅的导通角或结束触发输出，使翩输出电流减小，实现过流截止维护。

　　2. 可控硅的过电压维护
引起过电压的重要起因: 在可控硅电路被接通、断开或换流时，因为电路中有电感，将会产生感应过电压。外部的浪涌电压，如蕾击引起的过电压等。因为过电压尖峰高，作用时光短，因此采取电容、电阻串联后的 “接收电路”与可控硅并联进行对过电压的克制。

　　六、 论断
已改革结束后的推拉式电磁铁电源，其电源的牢固性、坚固性及其电压输出的可调节范畴方面均得到了很好的改良，达到了自身请项 目标预期目标。重要表当初以下多少个方面:

　　1. 通过调节移项电位器调节移项把持电压，可使电源的输出电流从 0 一200A范畴内连续可调，而且参数牢固。也就是实现了使磁场参数在 0- 2T 范畴连续可调，克服了改革前推拉式电磁铁供给的更低磁场参数只有 0.94T 的不足，增加低磁场参数下的 M H D 压降效应的实验数据，同时还消除因缺la 效应引起的磁场参数的非连续局部。

　　2. 在触发导通角雷同时，磁场的直流成分更大，交换分量更小。当输出电流较低时，也就是触发导通角较小时，输出电流的交换成分较重; 随着输出电流的进步，导通角的增大，电流的交换成分也就相应地降落，直流成分增大，也就是磁场的牢固性跟坚固性更高。有利于进步 M H D 压降丈量的正确性。总的来说，推拉式电磁铁电源采取 KJZ6 集成电路触发板后，触发信号牢固，各相触发脉冲间的不均衡度很小，抗烦扰才干强，输出电流的牢固性高，调节范畴广，实现了预期的目标。

　　一、引言
在液态金属实验回路(Liquid  M etal  Experimental  Loop，即LM EL)上实验研究自冷却包层中液态金属的磁流体能源学(Magnetohydrodynamics，即M HD)效应问题，由推拉式电磁铁供给的稳恒均匀磁场的牢固性、坚固性及其磁场参数的变更范畴对M HD 效应的实验研究存在直接的影响。而磁场参数牢固性、坚固性直接收推拉式电磁铁的供电电源输出的电压跟电流的牢固性跟坚固性决定。M H D 的实验请求磁场参数在 0 一 2T 范畴内连续可调，同时请求牢固性好、坚固性高。也就是请求推拉式电磁铁电源在0 – 200A 的范畴内连续可调，且牢固性好，坚固性高，交换成分小的输出电流。而改革前的电源存在如下不足:1.电源的牢固性差跟坚固性低;2 电源输出的交换电流成分过重;
　　3. 电流输出范畴为:40一80A 跟 120一160A，即电源的起始电流为40A , 更大输出电流为 160A ，而且 80 一 120A 的范畴内呈现缺口效应。因为电源存在的这些不足，导致磁场参数的牢固性差跟坚固性低，磁场参数的可调节范畴小，影响 M H D 效应实验研究的正确性跟坚固性。因此，必须改革推拉式电磁铁电源，使其电流输出能满意实验的请求。

　　二、整流电源
本电源是在 “七五”期间，设计、组建液态金属实验回路时，依据 111室提出的请求委托给一所 106 室的颇永忠等同道设计、加工的。电源由主电路跟把持电路两局部组成，主电路局部重要是由六个可控硅(SCR)组成的三相全控桥电路，而可控硅的触发把持电路局部是由电阻、电容、电感以及晶体管等分别元件制造的六个触发把持板、一个电流输出调节板及其一系列小变压器(包含六个同步
变压器)。该把持电路自身的牢固性、坚固性跟抗烦扰才干差。而且所用元器件均已经陈腐，元器件参数不牢固，坚固性差，导致各项触发把持角的大小不跟谐、调节范畴小。从而使电源的输出电流不牢固差、交换成份大，输出的电流范畴为40  – 160A，并且在80  – 120A 左右的电流范畴内呈现缺口效应。不满意推拉式电磁铁请求的。- 200A 的电流范畴内连续可调的前提。该电源诚然经过领永忠等同道的屡次考试，但因为该电源触发把持电路自身固有的弱点，多少次考试均为使电源参数得到改良。因此 只有彻底转变电源触发把持电路局部，才干从基本上解决电源的电流参数，满意实验请求。

　　三、电源改革计划
木电源的负载推拉式电磁铁为理性负载(即。L; R , R=3-4 0 )，负载的电流大，主电路采取三相全控桥整流是公道的。接于负载两真个续流二极管起到牢固输出电流的作用。因此，主电路仍然采取三相全控桥整流电路，对可控硅的过电流维护跟过电压维护等均不作任何变动，而对触发把持电路局部进行彻底地调换。目前，机能牢固、抗烦扰才干强的触发把持电路有以下多少品种型:
　　1. 正弦波同步信号触发器;
　　2. 锯齿波同步信号触发器; 3 集成电路触发器。前两种为分别元件制造的触发把持板，且都须要六个同步触发把持板的触发输出级去分辨触发把持六个可控硅的导通情况，另外还须要一个移项把持板用于调节输出电压。而第三种集成电路触发器，是最近多少年才发展起来的一种新型触发器。集成电路触发器专门对可控硅装置中触发电路的基本单元进行集成化，因此集成触发电路大大地减小了触发装置的体积跟分量。全部触发器集中于一块电路板上，其利用、调试跟维修变得更加简单，本钱也更低，同时还可进步了触发装置的移相机能跟坚固性跟抗烦扰才干，确保了电源输出的牢固性跟调节范畴。综上所述，采取了集成电路触发器来完全调换电源上现有的触发电路。经过进一步调研，发明“航空航天部六九一厂”生产的“KJZ6可控硅三相全控桥触发把持器”是很幻想的一种触发把持器。106 室颇永忠他们已利用该触发把持器对451的有关电源进行了改革。已证明KJZ6触发电路板的机能牢固、坚固性高、抗烦扰才干强。因此，选定了 “K JZ6 可控硅三相全控桥把持板” 来调换了电源上愿来的触发电路。
　　四、K JZ6 可控硅三相全控桥把持板KJZ6可控硅三相全控桥把持板用于可控硅三相桥式全控变流器的触发。它将把持电压幅度转换为相应导通角功率足够大的触发脉冲使主电路坚固地工作，每一相输出脉冲能坚固地驱动一只大功率可控硅元件。该把持板有八种功能: 1.同言Y-:步滤波网络，不受电源中波形畸变跟换流缺口的烦扰。2.适应较宽的同步电压范畴，并只有三雷同步电压。3.各相脉冲问小均衡度很小。4.能很便利地与调节体系匹配，并只有调节输入信号的高低线就可调正整流跟逆变角。5.输出是脉神列式的双脉冲，脉冲变压器(每个可控硅配 一个，共六个脉冲变压器)体积小，对各种宽度的脉冲可能利用同一规格的脉冲变压器。6.有一个脉冲输出把持端，用以把持脉冲的输出跟在正反组可逆体系中作逻辑切换把持。7.因为利用了专门设计的KJ004.  KJ041,  KJ042集成电路，把持板体积小，调剂跟维修十分便利，线路稍加修改可用于双相可控硅或反并联可控硅的只相交换调压电路。8.把持板有整流稳压器件，利用时仅需一个输出双20V 的变压器就可工作，用户不需另搞帮助 电源 。
4-
　　1. K JZ6 可控硅三相全控桥把持板电参数:

　　1. 交换同步电压: 三相30V 士5V (有效值)

　　2. 同步工作电流: 2- 3 m A .

　　3. 同步接法: 380 V/30  V A/Y .

　　4. 移相把持电压(相利用 120’移相范畴)

　　(1)- 8 一 + 8 V I

　　(2)礴 一 +4 V ,

　　(3)  0一 +8 V I

　　(4)  -8一 o v ,

　　5. 移相输入阻抗: 迈3 M .

　　6. 移相范畴〔更大): 170
7 触发脉冲情势: 脉冲列调制式双脉冲。

　　8. 脉冲列频率: 5- 10 K Hz 。

　　9. 输出级容许负载电流: – < 800  m A a

　　10. 脉冲前沿: < _ l us.

　　11. 各相脉冲不均衡度:‘+3

　　12. 电源电压: 士巧V 士5 % 。

　　13. 消耗电流: 正 15 V 电流 ‘85 m A ，负 15V 电流< _ 85 m A o

　　14. 整流输出交换电源每组各 18 V 。

　　15. 容许利用环境温度: -10一十70  }C.

　　16. 板子尺寸: 124 x 166  cm 44 线插座联接。
‘ 目 1 ， 节 。
4-2.触发电路的抗烦扰办法:
外界的电磁烦扰，常会造成可控硅误触发，影响可控硅整流装置的畸形工作。造成可控硅误触发的重要起因有:

　　1. 门极、阴极间存在磁场烦扰信号。

　　2. 触发电路中混淆有烦扰信号。

　　3. 可控硅的电压回升率(duldt)指标过低，阳极、阴极间的外加电压回升率太大，造成可控硅误导通。针对以上起因，采取下列办法来消除〔或减小)烦扰信号，避免烦扰信号进入门极 。

　　1. 选用门极触发电流较大、duldt指标较高的可控硅。

　　2. 门极回路的导线应采取屏蔽线，金属屏蔽层应接地良好。

　　3. 把持回路应单