Источники питания современных высоковольтных технологических лазеров.

В связи с расширением производства и применения мощных технологических лазеров, требования предъявляемые к источникам питания существенно возросли. Это объясняется тем, что источник питания оказывает влияние на главные показатели технологических лазеров. Можно сформировать важнейшие требования:

- источник питания должен обеспечить высокую стабильность излучения, как правило допустимое отклонение – не более ±1%(мощности, расходимости)

- источник питания должен обеспечивать достаточную глубину изменения мощности – 5-6-кратном размере, а также необходимые скорости регулировки – в течение единиц миллисекунды;

- источник должен обеспечивать высокий КПД установки,

- источник должен устранять влияние нестабильности параметров питающей сети (например колебание напряжения, частоты, изменения гармонического состава).

- источник питания должен быть высокотехнологичным в изготовлении и должен иметь высокую степень унификации , т.е. они должны содержать

унифицированную часть, которая является общей для всех технологических лазеров и специализированную часть, которая согласует источник питания с конкретным технологическим лазером.

- источник должен иметь возможно малые массогабаритные показатели, что позволяет выполнить источник питания встроенным в излучатель, в результате уменьшаются габариты установки.

- источник должен иметь высокую надежность.

В настоящее время считается , что перечисленными требованиями в наибольшей степени удовлетворяют источники питания , имеющие следующую структурную схему.

НВ- низковольтный выпрямитель,

И – инвертор,

СТ- согласующие трансформаторы,

ВВ – высоковольтные выпрямители,

ИЗЛ – излучатель.

Рис.

Преобразователь обеспечивает преобразование энергии трехфазной питающей сети промышленной частоты в электрическую энергию повышенной частоты (до 8-19 кГц).

Электрическая энергия повышенной частоты от преобразователя подводится к блоку согласующих повышающих трансформаторов. С их выхода напряжение подается либо через выпрямитель, либо непосредственно на электроды излучателя.

Рациональность такой схемы обусловлена следующими обстоятельствами. Совершенные силовые полупроводниковые приборы позволяют выполнить надежные и регулируемые преобразователи частоты технологичные при изготовлении. Согласующие повышающие трансформаторы работают на повышенной частоте, в результате чего имеют малые габариты и массу. На стороне высокого напряжения устанавливается минимальное количество силовых элементов (неуправляемый выпрямитель). Балластные реактивные и активные элементы на выходе источника не требуются, либо существенно уменьшаются. В результате значительно уменьшаются потери и повышается КПД.

При такой конструкции источника электропитания все перечисленные требования, предъявляемые к источнику обеспечиваются за счет единственного управляемого элемента- преобразователя. При этом его целесообразно выполнять в виде двух блоков: выпрямителя и инвертора. Преобразователь также обеспечивает защиту при аварии в источнике питания и излучателе.

При такой конструкции источника, преобразователь со всеми необходимыми устройствами управления, защиты, контроля и диагностики выполняется в виде устройства универсального для всех лазеров. Особенности лазеров, которые заключаются в различном уровне напряжения, форме разряда, количества электродов, отражаются в конструкции блока повышающих согласующих трансформаторов и блока ВВ.