發(fā)布時間：2017-05-09所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 如何來加強現(xiàn)在電子工程新科技發(fā)展模式呢，目前新電子工程上的應(yīng)用戰(zhàn)略方式有哪些呢，本文是一篇工程論文。到了上個世紀(jì)五六十年代,鈦合金在航空航天飛行器的發(fā)動機的使用上發(fā)揮了重要的作用。到了上個世紀(jì)80年代以后,鈦合金的應(yīng)用得到了進一步的發(fā)展,得益于
如何來加強現(xiàn)在電子工程新科技發(fā)展模式呢，目前新電子工程上的應(yīng)用戰(zhàn)略方式有哪些呢，本文是一篇工程論文。到了上個世紀(jì)五六十年代,鈦合金在航空航天飛行器的發(fā)動機的使用上發(fā)揮了重要的作用。到了上個世紀(jì)80年代以后,鈦合金的應(yīng)用得到了進一步的發(fā)展,得益于軍工領(lǐng)域的進步,鈦合金在火箭、導(dǎo)彈等裝備設(shè)施上得到了更多的應(yīng)用。正由于以鈦合金為代表的難溶金屬在工業(yè)以及民用發(fā)展的進程中得到了廣泛的應(yīng)用,為電子束焰煉技術(shù)的發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)。
摘要：在Buck變換器輸出直流電壓后,將直流電壓通給全橋逆變電路,其中全橋變換器主要的作用是將直流電源逆變?yōu)榻涣鞣讲āＨ珮螂娐烽_關(guān)頻率設(shè)定為15kHz,占空比為最大值并保持不變,死區(qū)時間設(shè)定為16.7us,這樣可以保證將Buck電路所產(chǎn)生的能量最大程度地傳輸?shù)胶蠹墶Ｄ孀冸娐泛蠹壗尤敫綦x變壓器,變壓器的變比設(shè)計為18:1,從而使變壓器輸出電壓額定值降低為10V左右,根據(jù)功率守恒的原則,輸出電流有效值可以達到20A左右。最終將輸出端接入燈絲負(fù)載,從而完成燈絲電流的作用,為電子束恪煉爐加熱產(chǎn)生所要的電子數(shù)量。
關(guān)鍵詞：電子工程,工程科技,工程論文
1.1引言
電子束溶煉技術(shù)(EBM)是冶金溶煉技術(shù)領(lǐng)域里的一個重要分支技術(shù),在尖端金屬冶煉領(lǐng)域中占有著重要地位,同時也是未來冶煉領(lǐng)域里的一個重要組成部分。從本質(zhì)上來講,電子束的冶煉就是在真空環(huán)境較高的條件下,先通過加熱的手段使負(fù)載電阻絲產(chǎn)生電子,然后通過一定的高壓使電子進行高速運動,最后將高速運動的電子束流的動能轉(zhuǎn)化為熱能從而冶煉金屬的一種溶煉方法。它主要針對于難溶金屬進行冶煉,比如鶴、鉭、銀、銀、鉿、鉻、銀、錯和鈦等溶點較高,輕易難以融化的金屬。在難溶金屬的冶煉領(lǐng)域里面,鈦合金是其中一種使用開發(fā)程度較高的金屬。金屬鈦是自上世紀(jì)中葉被人們逐步發(fā)現(xiàn)并加以利用的一種金屬,相比于其他難溶金屬而言,金屬鈦的強度很高,且不容易被腐燭,在溫度較高的條件下依然能保持自己本身的特性,所以鈦合金在高溫、惡劣、特殊的環(huán)境下被廣泛使用;如航空航天領(lǐng)域、軍工化工制造領(lǐng)域、汽車醫(yī)療領(lǐng)域等。在鈦合金的優(yōu)質(zhì)特性逐漸被人們發(fā)現(xiàn)之后,慢慢被人們所熟知,許多國家開始著手于鈦合金的冶煉與開發(fā)。
1.2課題背景及意義
電子束溶煉爐電源的發(fā)展趨勢是大功率、高頻化、小型化。目前國內(nèi)的開發(fā)應(yīng)用水平與國外發(fā)達國家的先進水平仍有很非常明顯的差距;其中美國ATI公司已經(jīng)成功生產(chǎn)出由8支電子槍同時工作,總功率達到5.6MW的溶煉爐,冶煉功率等級為世界最大;德國溶煉爐產(chǎn)業(yè)以ALD公司為主要代表,公司成功生產(chǎn)出單臺功率為600kW的電子槍,4臺電子槍同時運轉(zhuǎn)功率能夠達到2000kW。在我國,北京有色金屬研究院開發(fā)出4臺電子槍同時工作可提供2.4MW的大型高效電子束冷床爐。但是目前世界各大公司生產(chǎn)的電子束溶煉爐電源主要還是釆用傳統(tǒng)的工頻升壓方式,高頻電源的開發(fā)仍是未來電子束溶煉爐的發(fā)展的難點和熱點。
電子工程論文：《電子設(shè)計應(yīng)用》堅持為社會主義服務(wù)的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進的科學(xué)文化知識，弘揚民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進國際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。
1.2.1電子束溶煉爐的發(fā)展歷史
電子束的概念第一次出現(xiàn)在人們的視野中是在上個世紀(jì)的80年代,美國的Temescal冶金公司在1957年首度使用電子束進行了對金屬鈦等難溶金屬的冶煉,此時才正式開啟了商業(yè)方面對電子束溶煉的運用的時代。而到了 20世紀(jì)60年代,橫向電子槍技術(shù)相對成熟起來,能夠投入使用,并且己經(jīng)能夠?qū)χ睆竭_到80的組錠和鶴錠進行冶煉。到了上世紀(jì)80年代中期,過去的橫向電子槍己經(jīng)完全被現(xiàn)在新式的軸向電子槍所取代,現(xiàn)在電子束溶煉爐的溶煉能力得到了質(zhì)的飛越。在90年代后期美國提出了冶煉的新思路,將需要溶煉的金屬放置在溶煉的容器內(nèi)進行冶煉的同時,另一個溶煉裝置同時進行準(zhǔn)備,這樣的搭配使溶煉的效率和能力都已經(jīng)大幅提高[9]。
1.2.2電子束溶煉爐的工作原理
電子束溶煉是利用大功率電子束流,通過控制電子束流的功率,束流的大小,進行難溶金屬的溶化與冶煉,通過凝固結(jié)晶后將雜質(zhì)去掉,提純、結(jié)晶的一種冶煉方法[4]。電子束熔煉爐的主要結(jié)構(gòu)包括三個部分組成:(1)電子槍。(2)電源系統(tǒng)(3)電子束控制系統(tǒng)。電子槍是用于發(fā)射電子束的設(shè)備,電源系統(tǒng)分別由燈絲電源、轟擊電源、加速電源三部分組成,用于電子槍不同部分的供電使用。電子束控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成對電子束的聚焦和偏轉(zhuǎn)。電子束以極快的速度發(fā)射到金屬表面,將動能轉(zhuǎn)化為熱能并將金屬溶化達到溶煉的目的。
如圖1.1所示為電子束溶煉爐電子槍結(jié)構(gòu)示意圖,它的基本工作過程如下所述
3)燈絲電源通過輸出穩(wěn)定的電流對燈絲進行加熱,燈絲通入電流后產(chǎn)生高溫并在其周圍溢出少量電子;
4)轟擊電源將燈絲周圍產(chǎn)生的電子轟擊到陰極板上;
5)陰極板受到高速電子的轟擊,溫度急劇升高,并在其周圍產(chǎn)生電子密度極大的電子
6)在陰極板與館煉金屬之間加入高壓加速電源,使電子形成電子束,溶化金屬,達到冶煉、提純的目的。
2燈絲電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制策略
燈絲電源是電子束溶煉爐電源系統(tǒng)的重要組成部分。燈絲電源系統(tǒng)主要功能是對燈絲負(fù)載兩端進行加熱,負(fù)載在通過較大的電流之后溫度升高發(fā)射出大量電子,然后供給后級電源繼續(xù)進行處理。在已經(jīng)成熟的電子束系統(tǒng)中最常用的辦法是通過閉環(huán)的調(diào)節(jié)和控制使電流最終達到一個穩(wěn)定的狀態(tài),從而讓燈絲電流達到穩(wěn)定的電流輸出,能夠使溢出電子的數(shù)量達到一個穩(wěn)定的平衡,如果燈絲的電流能夠穩(wěn)定,最終會促使懷煉爐電子束流也隨之穩(wěn)定。在電子束溶煉的過程中,燈絲電流的大小與穩(wěn)定程度直接影響電子束流的大小,從而成為影響溶煉功率的重要因素。
2.1電子束溶煉爐燈絲電源的結(jié)構(gòu)
電子束溶煉爐燈絲電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括:
1)不控整流部分
2)Buck變換器
3)全橋逆變部43分
4)降壓隔離變壓器
5)采樣電路、控制電路與過流保護電路
2.2燈絲電源的工作原理
燈絲電源的作用在于使燈絲通過電流而溢出電子,然后提供給后級電路,燈絲電流的大小以及其穩(wěn)定程度最終影響溶煉爐電子束流的大小。而電子束流的大小與穩(wěn)定程度直接決定了溶煉過程中的金屬產(chǎn)量和質(zhì)量。本課題所設(shè)計的電子束溶煉爐燈絲電源為一個高頻交流電源,輸出電流范圍為交流0-20A可調(diào),輸出電壓穩(wěn)定在交流0~10V。
2.2.1主電路基本原理
電子束溶煉爐燈絲電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2.1所示。電源主回路的部分主要由下面幾個單元構(gòu)成:不控整流部分;Buck變換器部分;全橋逆變部分;高頻降壓變壓器部分。在電子束恪煉爐中燈絲電源與轟擊電源以及加速電源部分串聯(lián)組成,所以輸出端必須有變壓器對其進行隔離,可起到保護低壓控制回路的功能。單相工頻220V交流輸入電源經(jīng)過不控整流濾波后,得到280V左右的直流電壓,直流電壓經(jīng)過Buck變換器的電壓調(diào)整將Buck變換器電壓輸出控制在180V;所得到的直流電壓經(jīng)過全橋逆變器后逆變?yōu)楦哳l的交流方波,最后經(jīng)過降壓隔離變壓器可得到10A的交流電流。
2.2.2 Buck變換器的工作模式
Buck變換器共分為兩種完全不同的工作狀態(tài);分別是電感電流連續(xù)模式,即CCM (輸出濾波電感上的電流值總是大于零)模式;與電感電流斷續(xù)模式,即DCM (開關(guān)管關(guān)斷后有一段時間濾波電感上的電流等于零)模式兩種模式。在大 功率電路應(yīng)用場合多采用CCM模式,通過串接較大的電感使負(fù)載電流連續(xù)且紋波較小,同時燈絲電源的核心要求是使輸出電流穩(wěn)定,所以本設(shè)計釆取CCM模式。Buck變換器后級采用全橋逆變方式,將高頻的直流電壓逆變?yōu)楦哳l的方波電壓,從而通給隔離變壓器,通過控制變壓器的變比,可調(diào)整需要的燈絲電流。
