發布時間：2017-05-09所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 如何來加強現在電子工程新科技發展模式呢，目前新電子工程上的應用戰略方式有哪些呢，本文是一篇工程論文。到了上個世紀五六十年代,鈦合金在航空航天飛行器的發動機的使用上發揮了重要的作用。到了上個世紀80年代以后,鈦合金的應用得到了進一步的發展,得益于
如何來加強現在電子工程新科技發展模式呢，目前新電子工程上的應用戰略方式有哪些呢，本文是一篇工程論文。到了上個世紀五六十年代,鈦合金在航空航天飛行器的發動機的使用上發揮了重要的作用。到了上個世紀80年代以后,鈦合金的應用得到了進一步的發展,得益于軍工領域的進步,鈦合金在火箭、導彈等裝備設施上得到了更多的應用。正由于以鈦合金為代表的難溶金屬在工業以及民用發展的進程中得到了廣泛的應用,為電子束焰煉技術的發展提供了重要的基礎。
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為交流方波。全橋電路開關頻率設定為15kHz,占空比為最大值并保持不變,死區時間設定為16.7us,這樣可以保證將Buck電路所產生的能量最大程度地傳輸到后級。逆變電路后級接入隔離變壓器,變壓器的變比設計為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載,從而完成燈絲電流的作用,為電子束恪煉爐加熱產生所要的電子數量。
關鍵詞：電子工程,工程科技,工程論文
1.1引言
電子束溶煉技術(EBM)是冶金溶煉技術領域里的一個重要分支技術,在尖端金屬冶煉領域中占有著重要地位,同時也是未來冶煉領域里的一個重要組成部分。從本質上來講,電子束的冶煉就是在真空環境較高的條件下,先通過加熱的手段使負載電阻絲產生電子,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域里面,鈦合金是其中一種使用開發程度較高的金屬。金屬鈦是自上世紀中葉被人們逐步發現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、特殊的環境下被廣泛使用;如航空航天領域、軍工化工制造領域、汽車醫療領域等。在鈦合金的優質特性逐漸被人們發現之后,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。
1.2課題背景及意義
電子束溶煉爐電源的發展趨勢是大功率、高頻化、小型化。目前國內的開發應用水平與國外發達國家的先進水平仍有很非常明顯的差距;其中美國ATI公司已經成功生產出由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;德國溶煉爐產業以ALD公司為主要代表,公司成功生產出單臺功率為600kW的電子槍,4臺電子槍同時運轉功率能夠達到2000kW。在我國,北京有色金屬研究院開發出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的電子束溶煉爐電源主要還是釆用傳統的工頻升壓方式,高頻電源的開發仍是未來電子束溶煉爐的發展的難點和熱點。
電子工程論文：《電子設計應用》堅持為社會主義服務的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導，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、理論與實際相結合的嚴謹學風，傳播先進的科學文化知識，弘揚民族優秀科學文化，促進國際科學文化交流，探索防災科技教育、教學及管理諸方面的規律，活躍教學與科研的學術風氣，為教學與科研服務。
1.2.1電子束溶煉爐的發展歷史
電子束的概念第一次出現在人們的視野中是在上個世紀的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方面對電子束溶煉的運用的時代。而到了 20世紀60年代,橫向電子槍技術相對成熟起來,能夠投入使用,并且己經能夠對直徑達到80的組錠和鶴錠進行冶煉。到了上世紀80年代中期,過去的橫向電子槍己經完全被現在新式的軸向電子槍所取代,現在電子束溶煉爐的溶煉能力得到了質的飛越。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進行冶煉的同時,另一個溶煉裝置同時進行準備,這樣的搭配使溶煉的效率和能力都已經大幅提高[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,通過凝固結晶后將雜質去掉,提純、結晶的一種冶煉方法[4]。電子束熔煉爐的主要結構包括三個部分組成:(1)電子槍。(2)電源系統(3)電子束控制系統。電子槍是用于發射電子束的設備,電源系統分別由燈絲電源、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。電子束控制系統負責完成對電子束的聚焦和偏轉。電子束以極快的速度發射到金屬表面,將動能轉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構示意圖,它的基本工作過程如下所述
3)燈絲電源通過輸出穩定的電流對燈絲進行加熱,燈絲通入電流后產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燈絲電源系統結構設計及控制策略
燈絲電源是電子束溶煉爐電源系統的重要組成部分。燈絲電源系統主要功能是對燈絲負載兩端進行加熱,負載在通過較大的電流之后溫度升高發射出大量電子,然后供給后級電源繼續進行處理。在已經成熟的電子束系統中最常用的辦法是通過閉環的調節和控制使電流最終達到一個穩定的狀態,從而讓燈絲電流達到穩定的電流輸出,能夠使溢出電子的數量達到一個穩定的平衡,如果燈絲的電流能夠穩定,最終會促使懷煉爐電子束流也隨之穩定。在電子束溶煉的過程中,燈絲電流的大小與穩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構
電子束溶煉爐燈絲電源系統的結構主要包括:
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定程度直接決定了溶煉過程中的金屬產量和質量。本課題所設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,輸出電壓穩定在交流0~10V。
2.2.1主電路基本原理
電子束溶煉爐燈絲電源的拓撲結構如圖2.1所示。電源主回路的部分主要由下面幾個單元構成: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交流輸入電源經過不控整流濾波后,得到280V左右的直流電壓,直流電壓經過Buck變換器的電壓調整將Buck變換器電壓輸出控制在180V;所得到的直流電壓經過全橋逆變器后逆變為高頻的交流方波,最后經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;分別是電感電流連續模式,即CCM (輸出濾波電感上的電流值總是大于零)模式;與電感電流斷續模式,即DCM (開關管關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 功率電路應用場合多采用CCM模式,通過串接較大的電感使負載電流連續且紋波較小,同時燈絲電源的核心要求是使輸出電流穩定,所以本設計釆取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為高頻的方波電壓,從而通給隔離變壓器,通過控制變壓器的變比,可調整需要的燈絲電流。
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