ООО ГТ-Электрофизика, Россия, г. Липецк
www.gt-e.ru * ООО "ГТ-Электрофизика" * РОССИЯ * г. Липецк * +7(4742) 37-70-94, email:gte@lipetsk.ru
 Главная > Стабилизированные высоковольтные источники

Стабилизированные высоковольтные источники питания


Сила притяженияПроизводимые нами слаботочные высоковольтные источники питания (ВИП, HVPS) предназначены, в первую очередь, для промышленного применения, например, в установках электростатического промасливания, порошковой окраски, сепараторах, но могут быть использованы в лабораторном и научном оборудовании. Высоковольтные источники питания имеют превосходные технические характеристики, рассчитаны на круглосуточный режим работы.

При разработке данных высоковольтных источников питания особое внимание уделялось обеспечению длительной и надежной работы.

Высоковольтные источники питания отличаются от обычных электронных устройств наличием высоковольтного блока. Особенность высоковольтного оборудования состоит в том, что многие ошибки в проектировании высоковольтных схем, высоковольтных трансформаторов и умножителей напряжения проявляются не сразу и приводят к планомерным отказам высоковольтных источников питания через значительное время, за пределами гарантийного срока. Из-за старения электрической изоляции ее электрическая прочность уменьшается. Например удельное пробивное напряжение эпоксидного компаунда за 10000 часов эксплуатации под высоким напряжением может уменьшится более чем в 2 раза по сравнению с первоначальной.

Источники питания высокого напряжения построены по схеме квазирезонансный инвертор - высоковольтный трансформатор - каскадный умножитель. В зависимости от выходной мощности и напряжения, используется однофазная или оригинальная двухфазная схема умножения напряжения. Высоковольтные умножители напряжения имеют твердотельную изоляцию, а высоковольтные трансформаторы имеют прогрессивную твердотельную RIP изоляцию.

Слаботочный высоковольтный блок питания имеет в своем составе каскадный, диодно-конденсаторный умножитель напряжения. При возникновении пробоя или короткого замыкания емкости умножителя разряжаются на низкоомную нагрузку в течении короткого времени. Разряд емкостей происходит, в том числе, через высоковольтные диодные столбы умножителя напряжения. Это вызывает большие пиковые токи. Энергия запасенная в конденсаторах умножителя напряжения выделяется в течении очень короткого промежутка времени. Возникающие сверхтоки, если их не ограничить, могут приводить к выходу из строя высоковольтных диодов умножителя напряжения.

При наличии простейшей защиты только в виде токоограничительного резистора отсутствие защиты от дуги или ограничения тока при длительном коротком замыкании приводит к выходу из строя защитного резистора из-за теплового перегрева или отключения источника при первом же пробое в нагрузке.

Именно по указанным причинам происходит большинство отказов тех высоковольтных источников, в которых нет необходимого комплекса защит обусловленных спецификой использования высоковольтных источников.

Высоковольтные стабилизированные источники напряжения и тока серии HVP xxx-ST/yyy имеют стабилизированные выходное напряжение и ток, низкие пульсации, промышленный дизайн, степень защиты корпуса от IP42 до IP66, ГОСТ 14254-96,IEC 60529. Источники могут работать в режиме стабилизации выходного напряжения и/или тока в зависимости от заданных режимов и модификации.
Важным преимуществом источника питания HVP xxx-ST является возможность его применения в промышленном оборудовании без использования дополнительных защитных корпусов и боксов.


Источники имеют

Высоковольтные источники питания

Наличие указанных выше защит является обязательным для высоковольтных источников предназначенных для применения в промышленности.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Входное напряжение
220В ±10%, 50/60Гц

Максимальное выходное напряжение
Любое в диапазоне от 20 кВ до 120 кВ
положительной или отрицательной полярности.

Пульсации выходного напряжения, не более
0,3% p-p. Меньшие значения по специальному заказу

Коэффициент температурной нестабильности выходного
напряжения в рабочем диапазоне температур
после получасового прогрева, не более, %/°С

200 ppm/°C.
Меньшие значения по специальному заказу

Нестабильность выходного напряжения при изменении
напряжения питания, не хуже, %

0,05 (типичное значение 0,005-0,01)

Нестабильность выходного напряжения при изменении
тока нагрузки от 0,1 Imax до Imax, не хуже, %

0,05 (типичное значение 0,01)

Скорость нарастания выходного напряжения
50 мсек, может быть изменена

Максимальный рабочий диапазон температур окружающей среды
От 0°C до 50°C в условиях без конденсации влаги

Исполнения корпуса

Каждое исполнение корпуса может иметь графический жидкокристаллический дисплей


hvp100

для индикации режимов работы, выходных и входных параметров.

На дисплее могут отрбражаться поочередно несколько окон. В основном окне дисплея отображается заданное напряжение и заданный ток, реальное напряжение и реальный ток, режим стабилизации напряжения или тока, выходная мощность и температура внутри блока.

В нижней области основного окна выводится график тока нагрузки с дискретностью один отсчет в секунду. При выключении высокого напряжения в результате срабатывания защиты вывод графика останавливается до следующего включения. Это позволяет провести анализ изменения тока нагрузки перед срабатыванием защиты.

В дополнительном окне дисплея представленном ниже можно изменять режимы работы блока при возникновении пробоев в нагрузке. Можно задать количество пробоев до срабатывания защиты, время восстановления напряжения после 1-4 пробоев. Вновь установленный режим работы сохраняется в энергонезависимой памяти.

При необходимости возможно ввередние дополнительных окон дисплея для вывода различной статистики работы блока, времени наработки, количества пробоев и т.п.

hvp120-1

Назначение параметров:

N imp - допустимое количество пробоев в нагрузке до срабатывания защиты. Во время работы производится расчет количества пробоев за последние 20 секунд работы блока. Например, установлено допустимое количество пробоев 10. В течении 10 секунд произошла серия из девяти пробоев. Затем, в течении 20 секунд пробоев не было. В результате, количество учитываемых пробоев уменьшилось до нуля и допустимое количество пробоев до срабатывания защиты опять стало 10.

При установке значения N imp = 1 блок выключается сразу при возникновении первого пробоя в нагрузке.

T0-T3 - задаваемое значение времени восстановления напряжения после пробоя для устранения дуги. При возникновении пробоя в нагрузке блок снимает выходное напряжение на время, заданное указанными параметрами.

T0 - время восстановления после первого пробоя серии. Если за первым пробоем в течении 20 секунд произойдут еще пробои, то время восстановления после второго пробоя будет равно T1, после третьего T2 и так далее. После пятого пробоя время восстановления не изменяется и равно T3. Если с момента первого пробоя до текущего времени прошло больше двадцати секунд, то информация о нем удаляется и первым пробоем считается следующий.

Таким образом потребитель сам может несколько изменить режим работы блока при появлении пробоев в нагрузке.

Высоковольтный источник построен по схеме квазирезонансный инвертор - высоковольтный трансформатор - каскадный высоковольтный умножитель. В зависимости от выходной мощности и напряжения используется однофазная или оригинальная двухфазная схема умножения напряжения. Высоковольтные трансформаторы и умножитель имеют высококачественную твердотельную изоляцию.

Стабилизированные источники высокого напряжения и тока имеют защиту от короткого замыкания, защиту от повреждения при пробоях в нагрузке. Встроенный ARM микропроцессор обеспечивает контроль допустимого количества пробоев в единицу времени в зависимости от установленного в момент пробоя выходного напряжения. Источники могут работать в режиме стабилизации выходного напряжения и/или тока в зависимости от заданных режимов и модификации. Комбинированный резистивно-емкостной делитель высокого напряжения обеспечивает хорошую переходную характеристику высоковольтного источника.

Для дистанционной установки выходного напряжения и/или тока высоковольтный источник имеет аналоговые входы 0-10 В. Для внешней индикации выходного напряжения и тока могут быть использованы аналоговые выходы 0-10 В. Выходы индикации имеют защиту от короткого замыкания, допустимое удаление нагрузки до 150 м.

Применение высоковольтных источников

В настоящий момент доступны высоковольтные источники питания с максимальным регулируемым напряжением от 1 - 20 кВ при выходном токе до 10 мА до 1- 120 кВ при выходном токе до 1 мА ( из ряда 20 кВ, 30 кВ, 40 кВ, 50 кВ, 60 кВ, 70 кВ, 80 кВ, 90 кВ, 100 кВ). Источники могут комплектоваться высоковольтным  требуемой длины. Возможно изготовление источников в OEM исполнении. Есть опыт разработки изготовления и ремонта источников на большие напряжения (до 700 кВ), в том числе с элегазовой (SF6) изоляцией, используемых в промышленных имплантерах. Выполняем модернизацию блоков типа ИВП-15 ОП-100 (СЖН4.547.023) установки «Лада-20». В старый корпус монтируется квазирезонансный стабилизированный блок с выходным током 7 мА..


ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Электростатическое промасливание

Электростатическое промасливание является относительно новым способом нанесения масел на различные поверхности. В отличие от других способов, распыление масел электростатическим способом может производится без использования сжатого воздуха или давления. Используются только силы электростатического поля высокого напряжения. Заряженные частицы масла взаимодействуют с электростатическим полем и друг с другом равномерно распределяясь в объеме. Электростатическое поле обеспечивает дробление частиц и перемещение их к покрываемому объекту. Такой способ распыления резко уменьшает уход масла за пределы камеры распыления, позволяет получать покрытия с высокой равномерностью и точным дозированием. Недостатком распыления масел в электростатическом поле без использования вспомогательного распыления является наличие определенных требований к вязкости и проводимости распыляемых масел.

Наиболее широкое применение электростатический способ нанесения масел получил в металлургической промышленности для консервации различного проката. Электростатическое промасливание реализуется в различном оборудовании.

Электростатическая сепарация

Электростатическая сепарация позволяет сортировать частицы в зависимости от их физических свойств. Таких, как масса, размер, форма, свойства поверхности, диэлектрическая проницаемость, электрическая проводимость и некоторых других.

Электростатическая сепарация может использоваться для разделения, например, руд редких и цветных металлов, очистки кварцевого песка при производстве стекла и фарфора, для сухой сепарации пластмасс без применения разделительных жидкостей, сепарации флока (ворса).

Электростатические сепараторы могут работать и без использования высоковольтных источников питания, в этом случае может использоваться электризация трением.

Электрокопчение

Электрокопчение, способ копчения рыбных или мясных продуктов, сыров и куриных яиц :-), при котором осаждение коптильных веществ из дыма осуществляется в электростатическом поле высокого напряжения, которое могут создавать высоковольтные источники питания. Использование электростатического поля высокого напряжения позволяет ускорить осаждение коптильных веществ на продукт в 10-100 раз.

Очистка газов и жидкостей

Электростатические фильтры представляют собой устройства для улавливания частиц в электрическом поле высокого напряжения, получаемого от высоковольтного источника питания. Электрические фильтры давно и достаточно широко используются в промышленности, а последнее время, и в бытовой технике для очистки газов. Существуют фильтры для очистки жидкостей, например, масел.

Фильтры, применяемые для очистки воздуха и технологических газов, применяют в энергетике, химической промышленности, металлургии, строительной промышленности.

Электрофильтры для газов обеспечивают:

Для очистки жидких сред может использоваться электростатическая фильтрация жидкостей (electrostatic filtration of fluids). Частицы загрязнений заряжаются тем или иным способом и концентрируются на электродах в электростатическом поле высокого напряжения. Кроме того, коллоидные примеси часто имеют диэлектрическую проницаемость, отличную от основной жидкости. Различие в диэлектрической проницаемости в неоднородном электростатическом поле приводит к появлению у частиц примеси заметного не скомпенсированного заряда. Наличие заряда заставляет частицы двигаться к электроду противоположного знака.

Электростатические фильтры могут использоваться для фильтрации масляного тумана. Частицы масляного тумана заряжаются и осаждаются под действием электростатического поля. Для зарядки таких частиц очень часто используется коронный разряд.

Электростатические технологии в бытовой технике

В последние годы электростатические технологии начинают широко проникать в повседневную жизнь населения. Наиболее широкое распространение получили технологии очистки и обеззараживания воздуха. Конечно, нельзя не вспомнить люстру Чижевского (электроэффлювиальную люстру, как назвал ее автор). Тем не менее, она не получила широкого применения не смотря на свою известность, в отличие от электростатических фильтров, уже давно использующихся в различных устройствах для очистки воздуха. Последнее время многие фирмы производящие холодильники либо выпустили либо анонсировали модели, в которых используется высокое напряжение для обеззараживания и ионизации воздуха. Примером может служить технология фирмы Тошиба Hybrid Plasma - система уничтожения бактерий и ионизации. Технология позволяет увеличить срок хранения фруктов в холодильнике.

В начало