影响设备可靠运行的因素

在电子枪中灯丝和阴极板由金属钨材料制成。在真空状态中，将灯丝加热使其温度升高。在高温作用下，灯丝钨原子中的外层电子可挣脱原子核的束缚，形成自由电子。阴极与灯丝之间加有正电场，在该电场的加速下，灯丝逸出的自由电子将向阴极运动，并以较高的速度轰击阴极板，同时把电子动能转化成热能，阴极板温度急剧升高而产生更多的自由电子。

在阴极和阳极之间加上更高的正电场，该电场对阴极板周围自由电子进行加速，形成的电子束以极高速度通过阳极孔，之后由于惯性的作用，电子束继续以均速向下运动，通过磁场聚焦形成细束，由偏转磁场引导撞击到需要熔炼的金属体上。

高速电子撞击金属便把其动能转化成热能，使得金属受撞击部分产生很高的温度而被熔化，变成液态滴人增祸，金属中的杂质被气化后由真空泵抽出，从而实现了熔炼与提纯的目的。

从以上分析可看出，其工作电源由灯丝电源阴极轰击电源高压加速电源聚焦电源和偏转电源部分组成，其中高压加速电源是熔炼功率的来源。电子束轰击炉在运行过程中，高压加速电源偶尔产生放电现象，正是放电过程引起的电磁冲击，给电气系统造成极大危害，直接影响设备的可靠运行。

首先由晶闸管三相交流调压器对升压变压器的输入电压进行调节，再通过升压变压器把受控的三相交流电升压后由高压硅堆整流成负直流高压电源。晶闸管移相调压输出波形有畸变，为了获得平稳的直流输出，需在高压端设置复杂的二型滤波电路。经过滤波后得到一平直的高压电源，*后由高压电缆将其引人电子枪为阴极电子提供高压加速电场。

为了获得恒定的加速电场，高压电源控制系统采用闭环控制方式，其中调节器反馈信号取自高压电源的分压信号，由调节器的输出信号控制晶闸管脉冲触发器的触发角这样实现了输出电压无静差调节。晶闸管移相调压会对电网造成谐波污染，因此，在进线处设置由电感和电容组成的滤波回路。

电子束轰击炉是长时间大功率运行，高压电源的效率问题需要引起重视，要求其主回路中的功率损耗和电压降落越小越好。为此图中升压变压器的短路阻抗要小，否则其输出特性将变软。而变压器短路阻抗变小，短路电流增大，这样对抑制高压放电电流是很不利的，必须采取其它措施来抑制放电电流。

电网进线电抗值也不宜太大，否则负载大时会产生较大压降，影响*大输人电压值及输出特性的硬度。电子束轰击炉在正常熔炼时，熔料中的杂质被气化电离，即所谓的放气。电子枪中加于阴极和阳极之间的高压是依靠真空作为绝缘介质的，如果放气严重造成真空度下降，高压电源将产生放电现象，处于暂时短路状态，这时电子束流会急剧上升。*大短路电流与高压回路等效内阻抗有关，即内阻抗小，短路电流大。

从以上分析可知，电子束轰击炉高压电源从运行效率和输出电压特性方面考虑，希望其等效内阻抗尽可能小但从抑制短路电流方面考虑，又希望其等效内阻抗尽可能大，两者是矛盾的。暂态过电压的抑制升压变压器的高压端采用金属氧化锌避雷器动率。

抑制直流电抗器过电压的措施是提供给它们续流回路，这样避免了它们在大电流突然切断时产生过电压。短路电流的抑制发生暂态短路时应以*快速度关掉高压供电电源，但是故障的检测电路和操作器件都存在滞后时间，要想抑制短路电流，首先要抑制短路电流的上升斜率，保护电路才有足够的动作时间。

另外发生暂态短路时，高压滤波电容器能量的释放是不受控的，同样需要抑制其短路电流的上升斜率，以免产生过电流冲击。电感对抑制电流的上升非常有效，而且其直流电阻很小，适合用于这种场合。

通过放电，短路电流逐渐上升，开始放电。这种结构的特点是的电感量可以做到很大，但电压损耗很小，这样既能有效地抑制高压电源主回路电流的上升斜率，又不影响其输出电压特性的硬度。作为的续流二极管，一方面是为了避免暂态过程产生过电压，另一方面是为了避免发生高压放电时贮存于中的能量通过向高压端释放，延长放电持续时间。

影响到高压调节系统的时间常数，使调节速度变慢。但增加了后，这种影响只是对负载电流增大时有用，对负载电流减小时无效。由于对高压电源的调节速度无严格要求的这种影响无关紧要。检测与保护电路直流电抗器只能抑制电流的上升斜率，要减小高压放电短路电流必须在发生放电时快速切断供电回路，即断开图中接触器或封锁晶闸管的触发脉冲。

判定高压放电有检测其过流信号的方法，高压放电*终会产生很强的电子束流，保护电路检测电子束流超过额定值一定数值时就输出一过流信号，发出停机命令，另外可根据高压的突变情况来判断放电的发生。

根据，这种特点设计出如图所示的高压放电检测电路，它比过流检测电路具有更快的保护速度。一旦发生放电认，突变成零，上的电压不能突变，将给的负输人端加上一个正脉冲信号，翻转为负，接收到一个负脉冲信号便输出一个正脉冲，正脉冲驱动短接的输出，调节器便封锁晶闸管的触发脉冲，迅速切断供电电源。

正脉冲的宽度由充电时间常数决定，一般要求它比整个高压调节回路的时间常数大一倍。正脉冲结束后，调节器自动恢复工作，这样实现了自动重加高压功能。

正脉冲信号还有一路送到逻辑电路，以便对放电次数进行计数，即在规定时间内检测放电次数是否超过规定值，如果超过了规定值，将断开停止工作，检查其放电原因，此时需由人工重加高压如果没有超过规定值，就对计数器复位，以便重新计数。

炉龄的增加，其性能指标及可靠性也发生了较大的变化，特别是电控系统的可靠性严重下降，且出现故障时难以寻找原装元件来替换。

通过研究该炉的工作原理，分析其运行指标，掌握了控制规律和运行特点。在此基础上设计出新的电控系统，成功地恢复了该熔炼炉的运行性能。其中高压电源控制系统采取了上述保护措施，运行可靠性得到了保证。

电子束流采样波形，放电初始阶段电流快速上升，但与电容放电波形相比缓慢得多放电电流的峰值抑制在倍以内，一般轰击炉高压电源放电电流的峰值比额定电流高倍贮存于升压变压器和滤波电容中的电能放电是不可控制的，可吸收其中相当一部分，使得放电能量降低，放电持续时间缩短。

由此可见，扼流线圈抑制放电电流是非常有效的，上述设备经过改造后投人生产，使用两年多来一直稳定运行，故障率大大降低，得到了用户的肯定。这些保护电路动作时也能短接PI调节器的输出，同时将断开，由人工才能重加高压。