Разработка источника питания управляющего электрода технологической электронной пушки

Никита [Nikita] Михайлович [M.] Вахмянин [Vakhmyanin]; Алексей [Aleksey] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]; Дарья [Daria] Александровна [A.] Гапонова [Gaponova]

doi:10.24160/1993-6982-2019-1-86-92

Никита [Nikita] Михайлович [M.] Вахмянин [Vakhmyanin]
Алексей [Aleksey] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]
Дарья [Daria] Александровна [A.] Гапонова [Gaponova]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-1-86-92

Ключевые слова: электронно-лучевая установка, модулятор электрического напряжения, импульсная модуляция, EBF3-технология

Аннотация

Статья посвящена разработке модели модулятора напряжения источника питания управляющего электрода электронно-лучевой пушки в рамках проекта по созданию научно-технических основ управления процессом электронно-лучевого аддитивного формообразования. В данной технологии обычно используются электронные пучки высокой мощности для последовательного наплавления материалов в форме металлической проволоки. Управление электрическим током электронного луча осуществляется импульсным воздействием пучка на оплавляемую металлическую проволоку. Разработка технологии активно ведется отечественными и зарубежными фирмами, однако четкие критерии выбора параметров импульсной модуляции электронного пучка не определены и зависят от обрабатываемого материала.

Представлено краткое описание используемых современных технических решений для электропитания и управления мощностью электронного пучка электронно-лучевой пушки. Проведен анализ работы системы импульсной модуляции тока электронного луча установки с целью определения оптимальных параметров и режимов работы модулятора электрического напряжения. Разработана и предложена модель модулятора, позволяющая оценивать параметры импульсного напряжения, переходные процессы на фронтах и спадах импульсов напряжения различной скважности на выходе модулятора и подбор правильной элементной базы. Моделирование электрической схемы модулятора напряжения источника питания управляющего электрода электронно-лучевой пушки выполнено с помощью пакета моделирования NI Multisim 11.0.

Сведения об авторах

Никита [Nikita] Михайлович [M.] Вахмянин [Vakhmyanin]

аспирант кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ», e-mail: vahmyaninnm@mail.ru

Алексей [Aleksey] Владимирович [V.] Щербаков [Shcherbakov]

доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ», e-mail: ShcherbakovAV@mpei.ru

Дарья [Daria] Александровна [A.] Гапонова [Gaponova]

инженер кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ», e-mail: dgaponva@mail.ru

Литература

1. Зленко М.А., Нагайцев М.В., Довбыш В.М. Аддитивные технологии в машиностроении. М.: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2015.
2. Каблов Е.Н. Аддитивные технологии — доминанта национальной технологической инициативы // Интеллект и технологии. 2015. № 2. (11). С. 52—55.
3. Назаренко О.К. Схемотехника управления током сварочного пучка электронов. Киев: Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, 2013.
4. Ольшанская Т.В., Саломатова Е.С. Обзор современных способов управления электронным лучом при электронно-лучевой сварке // Вестник ПНИПУ. Серия «Машиностроение и материаловедение». 2016. Т. 18. № 4. С. 169—187.
5. Щербаков А.В. Современные принципы построения источников питания электронно-лучевых сварочных установок // Электротехника. 2012. № 4. С. 28—34.
6. Назаренко О.К., Истомин Е.И., Локшин В.Е. Электронно-лучевая сварка. Харьков: Машиностроение, 1985.
7. Чвертко А.И., Назаренко О.К., Святский А.М., Некрасов А.И. Оборудование для электронно-лучевой сварки. Киев: Наукова думка, 1973.
8. Машиностроение. Т. IV-6. Оборудование для сварки. М.: Машиностроение, 1999.
9. Щербаков А.В. Энергетические и технологические процессы импульсного регулирования тока электронного пучка в установках прецизионной сварки // Электричество. 2012. № 3. С. 56—62.
10. Kautz D.D., Olson D.L., Burgardt P., Edwards G.R. A Characterization of Pulsed Electron Beam Welding Parameters // Welding J. Research Suppl. 1991. V. 70. No. 4. Pр. 100—150.
---
Для цитирования: Вахмянин Н.М., Щербаков А.В., Гапонова Д.А. Разработка источника питания управляющего электрода технологической электронной пушки // Вестник МЭИ. 2019. № 1. С. 86—92. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-86-92.
---
Работа выполнена при поддержке: Работа выполнена в ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ» при поддержке Российского научного фонда (проект № 17-79-20015)
#
1. Zlenko M.A., Nagaytsev M.V., Dovbysh V.M. Additivnye Tekhnologii v Mashinostroenii. M.: GNTS RF FGUP «NAMI», 2015. (in Russian).
2. Kablov E.N. Additivnye Tekhnologii — Dominanta Natsional'noy Tekhnologicheskoy Initsiativy. Intellekt i Tekhnologii. 2015;2. (11):52—55. (in Russian).
3. Nazarenko O.K. Skhemotekhnika Upravleniya Tokom Svarochnogo Puchka Elektronov. Kiev: Institut Elektrosvarki im. E.O. Patona NAN Ukrainy, 2013. (in Russian).
4. Ol'shanskaya T.V., Salomatova E.S. Obzor Sovremennykh Sposobov Upravleniya Elektronnym Luchom pri Elektronno-luchevoy Svarke. Vestnik PNIPU. Seriya «Mashinostroenie i Materialovedenie». 2016;18;4: 169—187. (in Russian).
5. Shcherbakov A.V. Sovremennye Printsipy Postroeniya Istochnikov Pitaniya Elektronno-luchevykh Svarochnykh Ustanovok. Elektrotekhnika. 2012;4:28—34. (in Russian).
6. Nazarenko O.K., Istomin E.I., Lokshin V.E. Elektronno-luchevaya Svarka. Khar'kov: Mashinostroenie, 1985. (in Russian).
7. Chvertko A.I., Nazarenko O.K., Svyatskiy A.M., Nekrasov A.I. Oborudovanie dlya Elektronno-luchevoy Svarki. Kiev: Naukova Dumka, 1973. (in Russian).
8. Mashinostroenie. T. IV-6. Oborudovanie dlya Svarki. M.: Mashinostroenie, 1999. (in Russian).
9. Shcherbakov A.V. Energeticheskie i Tekhnologicheskie Protsessy Impul'snogo Regulirovaniya Toka Elektronnogo Puchka v Ustanovkakh Pretsizionnoy Svarki. Elektrichestvo. 2012;3:56—62. (in Russian).
10. Kautz D.D., Olson D.L., Burgardt P., Edwards G.R. A Characterization of Pulsed Electron Beam Welding Parameters. Welding J. Research Suppl. 1991;70;4:100—150.
---
For citation: Vakhmyanin N.М., Shcherbakov А.V., Gaponova D.А. Development of a Power Supply Source for the Technological Electron-beam Gun Control Electrode. MPEI Vestnik. 2019;1:86—92. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-1-86-92.
---
The work is executed at support: The work was carried out in FSBEI HL NRU «MPEI» with the support of the Foundation Russian Science Foundation (grants No. 17-79-20015)