离子渗氮电源中的灭弧措施

图3晶闸管旁路灭弧原理图

33LC振荡灭弧

LC振荡灭弧的电路如图1所示[4]。电容器在正常工作时有几百伏的电压，当发生弧光放电时，阴阳极电压突然由几百伏降至几十伏，此时电容C经线圈L和阴阳极放电。这时，L、C和阴阳极间的导电气体组成L、C、r串联振荡电路，并以其自然振荡频率f0=进行振荡。在开始振荡的第一个周期，当电容上的电压UC成为反向电压且电流也变为零时，弧光即可熄灭。这时电容已被反向充电至几百伏，但随即电源经限流电阻R向电容充电，使电容上的电压由反向又逐渐变成正向而且达到了点燃电压，辉光就重新产生。振荡过程电压电流波形如图2所示。如果此时使辉光放电过渡到弧光放电的因素已消失，就得到稳定的辉光放电。如果过渡到弧光放电的因素仍然存在，则电容再次放电灭弧。

上述电路是利用振荡电流过零时灭弧的，因此选择电路参数时，应保证电流能过零。根据有关推导，需满足以下条件：R愍r

式中：R—限流电阻，Ω；

r—放电电路电阻，包括弧光放电时阴阳极间等效电阻，电感L的电阻以及导线电阻的总和（一般很小，约为01Ω左右），Ω；

L—灭弧电感线圈的电感量，H；

C—灭弧电容的容量，F。

灭弧时间为振荡的半个周期，其值为（通常在100μs数量级）τ=π

灭弧后重新产生辉光放电的时间，是电源经限流电阻使电容由弧光熄灭至正向电压建立，并达到点燃电压所需的时间，因此，重新产生辉光的时间（通常在1000μs数量级）

τ′≈2RC

LC灭弧电路在正常辉光放电时几乎没有能量损失，而且反应比较灵敏。但是在电弧放电的瞬间电流仍可达到很大，这无论对工作还是对电源均不利，特别是在连续弧光情况下，电源就处于长期过载状态，因此采用LC灭弧必须对电源另加保护。

34晶闸管旁路灭弧

较大功率（100kW以上）的离子渗氮设备通常采用晶闸管旁路灭弧，其电路如图3所示。电路的阴阳极间并联了一个晶闸管V，在辉光放电过渡到弧光放电前，电源对电容器C1经电阻R1充电到电源电压，当弧光放电时，阴阳极间电压突然下降，电容C1放电，脉冲变压器TM原、副边中产生脉冲电流，使V触发导通，阴阳极间短路，因此弧光熄灭。此时LC构成振荡回路，当流过V的放电电流为零时（电压已反向），V即自动关断。电源经限流电阻R、滤波电感L0重新对电容器C1充电至辉光放电所需的电压，而重新起辉。由于V的导通时间只需十几个μs，故弧光放电只经很短时间即被旁路，弧光放电强度大为减弱。

这种电路也有其缺点：在大功率情况下，很小的限流电阻会产生很大的功率损耗。晶闸管旁路灭弧是以阴阳极间的电压突然下降作为触发信号的，起辉时，如起辉电压较高，起辉后电压会突然下降，造成晶闸管的误触发，为此，必须加一点燃阴极，以降低起辉电压，点燃阴极自阴极引出，距阳极2mm～3mm。

35电子开关灭弧

在晶闸管V1旁路灭弧基础上，于主电路中再串联一晶闸管V2组成电子开关高效灭弧电路，如图4所示。当发生打弧时，立即触发V1、V2，使电流旁路，因LC(L2－C)振荡，反向时将V1和V2关断。

图4电子开关灭弧电路