Повышение эффективности плазмохимического процесса очистки и нанесения покрытий на кварцевые трубы путем автоматической стабилизации температуры технологически значимых зон тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Камакин, Владимир Алексеевич

• Камакин, Владимир Алексеевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Камакин, Владимир Алексеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение

1. Стабилизация температуры технологических зон плазмохимичеекого процесса очистки с нанесением

покрытий на кварцевые трубы

1.1. Реакторы из кварцевого стекла

1.2. Автоматизированная установка для плазмо-химической очистки кварцевых труб

большого диаметра и нанесения покрытий

1.2.1. Модуль плазменной установки

1.2.2. Дозатор порошка

] .2.3. Станок для плазмохимической очистки

кварцевых труб и нанесения покрытий

1.2.4. Измерение температуры технологически значимых зон

1.2.5. Регулирование температуры

1.3. САР тока дуги плазматрона плазмохимичеекого процесса

очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы

Выводы по главе 1

2. Разработка универсальной методики синтеза параметрического трансформатора

2.1. Аппроксимация динамической кривой

перемагничивания электротехнической стали

2.1.1. Анализ существующих методик аппроксимации динамической кривой перемагничивания

2.1.2. Методика определения параметров аппроксимации динамической кривой

перемагничивания электротехнической стали

2.1.3. Экспериментальная проверка методики

определения параметров аппроксимации

2.2. Анализ режимов работы параметрона методом

гармонической линеаризации

2.2.1. Расчет электрического режима параметрона методом гармонической линеаризации

2.2.2. Общее решение системы уравнений, описывающих

режимы работы параметрона.'

2.2.2.1. Нелинейная комплексная аппроксимация

2.2.2.2. Нелинейное комплексное магнитное сопротивление

2.2.2.3. Обобщенная схема параметрона

2.2.2.4. Анализ идеализированной схемы параметрона

2.2.3. Реализация модели параметрона

2.3. Расчет, электрического режима параметрона

методом последовательных интервалов

2.3.1. Сущность метода последовательных интервалов

2.3.2. Анализ режимов работы параметрона методом последовательных интервалов

2.3.3. Анализ параметрического трансформатора

методом последовательных интервалов

2.3.4. Реализация на ЭВМ расчета режимов работы параметрического трансформатора методом

последовательных интервалов

2.3.5. Сравнительная характеристика точности моделирования параметрического трансформатора методами гармонической линеаризации и последовательных интервалов

2.4. Методика синтеза параметрического

трансформатора

Выводы по главе 2

3. разработка замкнутой САР температуры очистки

с нанесением покрытий на кварцевые трубы

3.1. Регулирование положения крутопадающего участка внешней характеристики

параметрического трансформатора

3.2. Регулировочная и переходная характеристики при управлении положением крутопадающего участка внешней характеристики параметрического трансформатора входным напряжением

3.3. Оценка качества САР температуры технологических зон плазмохимической очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы на базе параметрического трансформатора

3.4. Электрическая схема САР температуры технологических зон плазмохимической очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы на базе параметрического трансформатора

Выводы по главе 3

4. Исследование и разработка цифрового измерителя действующего значения напряжения

4.1. Сущность и методы измерения

4.2. Метод измерения действующего значения

сечением вертикальными прямыми

4.3. Метод измерения действующего значения сечением прямыми с большим угловым

коэффициентом

4.4. Метод прямых хорд

4.5. Метод наклонных хорд

4.6. Вычисление действующего значения и

практическая реализация измерителей

4.7. Исследование точности измерения действующего

значения по методу прямых хорд

4.7.1. Алгоритм исследования

4.7.2. Результаты исследования

Выводы по главе 4

Заключение. Основные результаты

Диссертационной работы

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности плазмохимического процесса очистки и нанесения покрытий на кварцевые трубы путем автоматической стабилизации температуры технологически значимых зон»

ВВЕДЕНИЕ

Изделия из кварцевого стекла в настоящее время находят все более широкое- применение. Данный продукт обладает комплексом исключительно ценных физико-химических свойств [1, 24, 56] -огнеупорностью, термостойкостью, кислотоупорностью, высокими диэлектрическими и акустическими свойствами, прозрачностью в широком диапазоне ультрафиолетовых и инфракрасных волн, волн видимого спектра и спектра различных радиочастот. Оно отличается высокой оптической однородностью. Эти свойства и определили применение кварцевого стекла в атомной энергетике, авиационной и космической технике, радиоэлектронике, химии, оптическом приборостроении, светотехнике, металлургии и во многих других областях промышленности. В машиностроении наибольшее распространение нашли кварцевые трубы большого и малого диаметра. Одним из применений кварцевых труб большого диаметра является использование их в качестве реакторов при легировании подложек изделий электронной техники (ИЭТ) {51,-65,97]. Сущность процесса заключается в следующем. Полупроводниковые пластины на специальных лодочках вводятся в кварцевую трубу - реактор, который помещается в диффузную печь и нагревается до температуры порядка 800-1200°С. Реакторы из кварцевого стекла, применяемые в диффузных процессах должны удовлетворять целому ряду жестких требований. Допустимая концентрация инородных веществ в реакционном пространстве чрезвычайно мала. Кварцевое стекло перед вытяжкой в трубу проходит трехступенчатую очистку. Однако после нее в стекле остаются такие включения как натрий, железо, кальций, медь, которые при нагреве кварцевой трубы до рабочей температуры начинают диффундировать, прежде всего, с приповерхностного слоя кварцевой трубы, в реакционное пространство, создавая тем самым недопустимую концентрацию примесей. Особенно чувствительна технология диффузии к наличию меди. При недостаточном обеспечении чистоты процесса подложку приходится выбраковывать уже на стадии легирования. Таким образом, встает задача очистки приповерхностного слоя кварцевой трубы. Другим важным требованием, предъявляемым к реактору, является устойчивость к деформации при многократном изменении температуры от рабочей до комнатной (термоциклах). Наличие микротрещин, раковин в кварцевой трубе, образовавшихся в процессе вытяжки, а также близость рабочей температуры реактора к температуре плавления кварцевого стекла приводят к тому, что возникает деформация кварцевой трубы, она начинает «провисать». В результате лодочки с обрабатываемыми пластинами не

могут быть извлечены из реактора как правило уже после трех - четырех термоциклов. Возникает задача покрытия поверхности кварцевой трубы материалом, имеющим более высокую температуру плавления т.е. армирования кварцевой трубы. Для решения указанных задач разработан метод обработки плазмой внутренней и наружной поверхностей с нанесением упрочняющего' слоя на наружную поверхность кварцевой трубы [15, 18, 28, 48, 54, 70 - 72, 76, 101]. Однако применение подобной технологии сопряжено с рядом проблем, не имеющих на нынешнем этапе эффективного решения. Одна из них заключается в том, что САР известных установок для очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы не обеспечивает достаточной точности поддержания температуры технологически значимых зон, от которой зависит качество обработки в целом и прежде всего качество получаемого покрытия. Решению задачи повышения эффективности плазмохимического процесса очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы путем улучшения качества регулирования температуры технологически значимых зон и посвящена данная работа.

Плазмохимическая очистка с нанесением покрытий осуществляется за один цикл и может быть разбита на два относительно самостоятельных процесса: плазмохимической очистки и плазменного напыления покрытия. Все операции осуществляются с помощью трех электродуговых плазматронов, генерирующих азотную плазму со среднемассовой температурой порядка (Т& 6000ч- 8000К) [32, 62, 83, 86]. Один плазматрон устанавливается внутри кварцевой трубы. Он осуществляет нагрев приповерхностного слоя кварцевой трубы до температуры порядка 3000К. При этом часть слоя (порядка 10-15мкм) испаряется. Часть (5-10мкм) испаряется с последующим обратным осаждением на кварцевую трубу. Осаждения инородных включений на поверхность трубы не происходит, поскольку при данной температуре кинетическая энергия их частиц оказывается слишком велика для возвращения на трубу. Наличие жидкой фазы кварцевого стекла обеспечивает устранение раковин и микротрещин с внутренней поверхности трубы. Таким образом осуществляется плазмохимическая очистка. Два плазматрона обрабатывают наружную поверхность кварцевой трубы, обеспечивая модификацию поверхности и нанесение покрытия. Первый плазматрон осуществляет обработку, аналогичную той, что осуществляется внутренним плазматроном, и практически в том же тепловом режиме. Однако ее главная цель не очистка, а устранение микротрещин и раковин, а также предварительный подогрев основания для последующего нанесения покрытия. Второй наружный плазматрон - двухструйный. Его задачами являются

окончательный разогрев основания, нагрев порошка покрытия - двуокиси алюминия - и транспортировка его к поверхности кварцевой трубы. Наиболее требовательной к поддержанию заданных технологических параметров является процесс, осуществляемый на наружной поверхности кварцевой трубы. Качество процесса очистки внутренней поверхности обеспечивается небольшим перегревом поверхности. Изменение толщины трубы за счет избыточного испарения при этом незначительно. Поэтому требования по поддержанию температуры зоны нагрева достаточно мягкие - и. составляют ± 7%. Они могут быть обеспечены без замыкания САР по температуре посредством стабилизации задающих ее параметров. Тем более, что измерение температуры внутренней поверхности кварцевой трубы представляет собой задачу, не имеющую на нынешнем этапе решения. Обеспечение качественного покрытия требует более точного поддержания параметров технологического процесса. Таких основополагающих параметра два - стабильность расхода порошка, вдуваемого в рабочую зону, обеспечиваемая дозатором порошка, и стабильность температур технологически значимых зон. Погрешность поддержания температур задается 5% и 3% от заданных значений. Различают три технологически значимые зоны. В первой зоне осуществляется нагрев приповерхностного слоя кварцевой трубы. Во второй зоне происходит испарение нагретого приповерхностного слоя и смешение его с порошком материала покрытия, предварительно нагретого в струе плазмы [69, 94, 99, 100, 102]. В третьей зоне происходит свободное осаждение смеси на поверхность кварцевой трубы. Необходимость точного поддержания температуры в каждой точке трубы обусловлена еще тем, что кварцевое стекло имеет низкую теплопроводность, и погрешность нагрева конкретного участка не может быть скомпенсирована распространением теплоты от соседних точек. Технологический процесс очистки кварцевых труб протекает достаточно быстро - скорость линейного перемещения плазматрона может превышать 500 мм/мин. Это обуславливает необходимость отработки ошибки регулирования за время, не превышающее 0,5с. Требования к точности поддержания температуры требуют замкнутую САР температуры. Однако большинство известных установок имеют незамкнутую САР [76, 105]. Система регулирования не замкнута по температуре из-за отсутствия эффективного регулятора. Нестабильность тока дуги плазмы, а также отсутствие отработки ошибки по прочим возмущениям (САР не замкнута) существенно ухудшают качество получаемого покрытия.

Для повышения качества технологического процесса первоначально была поставлена задача обеспечения точности поддержания тока дуги

плазматрона. Для ее решения предлагается использовать в качестве системы регулирования тока дуги плазматрона параметрический трансформатор. Он представляет собой универсальную САР тока и напряжения и имеет естественную прямоугольную внешнюю характеристику без введения дополнительного регулирования. Таким образом, применение в составе САР температуры технологически значимых зон параметрического трансформатора само по себе позволит обеспечить стабильность тока дуги плазматрона. Однако применение подобной системы в данном случае, как и во многих других, в значительной степени затруднено отсутствием методики расчета параметров устройства.

Параметрический трансформатор является одной из систем на базе параметрического резонанса [23, 29, 30, 95, 111]. Параметрический резонанс - явление быстрого возрастания колебаний в электрической или механической системе при периодическом изменении её параметров. Устройства, использующие параметрический эффект, известны в отечественной литературе под общим названием параметроны. Одна из интересных особенностей параметрона заключается в том, что при наличии феррорезонанса в системе относительный фазовый сдвиг индукций в магнитопроводах принимает промежуточное значение от 0° до 180° [20, 21, 30, 41]. Это свойство было впервые описано J1.A. Бессоновым [20]. Дальнейшее изучение этого свойства привело к появлению целого класса так называемых автопараметрических цепей. Ценный вклад в развитие теории и практического применения автопараметрических цепей внесли Г.Р. Рахимов, A.C. Каримов, Е.И. Гольдштейн, В.Н. Станевко, В.А. Горшечников, Б.А. Евдокимов, A.B. Манин, В.Р. Клюковкин и другие [29, 36, 37, 64, 91]. Параметрические трансформаторы являются многофункциональными САР, то есть они одновременно могут осуществлять целый ряд функций: регулирования тока [9, 11, 63, 89], регулирования напряжения [12, 13], фильтрации помех [78], защиты источника питания от короткого замыкания в нагрузке. Наличие в выходном напряжении и токе параметрического трансформатора третьей гармоники существенно снижает уровень пульсаций при выпрямлении его схемой Ларионова (менее 5%). Параметрический трансформатор обладает хорошей электромагнитной совместимостью по питанию. Кроме того, при определенных условиях он может осуществлять компенсацию реактивной мощности [2, 55], создаваемой другими устройствами, которая, как известно, обычно носит индуктивный характер. Таким образом, напрашивается вывод о том, что в качестве САР тока дуги плазмы целесообразно использовать параметрический трансформатор. Однако с

введением в состав САР данного устройства возникает ряд проблем. Режимы работы параметрического трансформатора описываются системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка, которые в общем виде не имеют аналитического решения. Известно множество методик [36, 37, 55, 57, 67, 84, 92, 93], основанных на том или ином упрощении и линеаризации порождающего уравнения. Однако они предназначены для расчета САР напряжения, и при расчете системы регулирования тока дают погрешность, превышающую 30%. Поэтому после расчета и изготовления системы потребуется весьма существенная экспериментальной подгонка. Учитывая большие мощности установок, а также их количество можно сделать вывод об очевидной необходимости разработки методики синтеза параметрического трансформатора, позволяющей избежать экспериментальной доработки. Для создания такой методики необходимо, прежде всего, иметь точную математическую модель динамической кривой перемагничивания магнитопровода параметрического трансформатора. Это устройство работает на «колене» характеристики, где сказывается не только ее нелинейный характер, но и потери на гистерезис. Более того, принцип действия всех параметронов основан на нелинейности этой характеристики. Поскольку вид этой кривой определяющим образом влияет на все режимы работы параметрического трансформатора, то необходимо не только определить наиболее точный способ аппроксимации динамической кривой перемагничивания, но и получить методику, которая позволяла бы с помощью опыта определять параметры такой аппроксимации.

Как уже было сказано, для замыкания САР по температуре необходимо иметь соответствующий регулятор. Наиболее эффективно температуру можно регулировать изменением тока дуги плазматрона, т.е. •регулированием положения крутопадающего участка внешней характеристики параметрического трансформатора. Изменение положения крутопадающего участка параметрического трансформатора осуществлялось в известных установках управлением энергией параметрического контура. Однако такое управление существенно снижает к.п.д. устройства, увеличивает коэффициент пульсаций выпрямленного тока и может нарушить вертикальность крутопадающего участка внешней характеристики при замыкании САР по температуре [90].

В ходе данных исследований была выявлена зависимость положения крутопадающего участка внешней характеристики параметрического трансформатора от входного напряжения. Это обуславливает целесообразность введения в САР температуры позиционного регулятора входного напряжения параметрического трансформатора для

осуществления его стабилизации. Кроме того, подобное явление дает предположительную возможность замыкания САР по температуре с регулятором - параметрическим трансформатором, однако для оценки эффективности такого регулирования и получения закона регулирования встает задача получения переходной и регулировочной характеристики параметрического трансформатора.

Для обеспечения эффективной стабилизации входного напряжения, подаваемого на параметрический трансформатор, требуется, чтобы время отработки ошибки позиционного регулятора входного напряжения не превышало бы времени начала переходного процесса в параметрическом трансформаторе при воздействии ступенчатого возмущения максимальной, определяемой границами регулирования амплитуды, то есть момента, когда отклик на возмущение превысит 5% от своего первоначального значения. Поскольку быстродействие системы стабилизации напряжения в схемном исполнении определяется быстродействием измерительного органа [45], встает задача разработки быстродействующего датчика напряжения. Требования к точности, быстродействию, а также тот факт, что система управления процессом цифровая, обуславливают необходимость применения цифрового датчика. Таким образом, встает задача исследования существующих методик цифрового измерения действующего значения сигнала, выбор метода, наиболее удовлетворяющего требованиям к САР и оценки точности и быстродействия измерителя.

Цель работы и задачи исследования

Целью работы является решение задачи повышения эффективности плазмохимического процесса очистки и нанесения покрытий на кварцевые трубы путем улучшения качества регулирования температуры технологически значимых зон. Это определило необходимость решения следующих основных задач:

- ' анализа влияния стабильности температуры на качество процесса

очистки и нанесения покрытий;

- анализа влияния на температуру различных значимых факторов технологического процесса;

- разработки замкнутой САР температуры технологически значимых зон и оценки качества ее работы;

- разработки САР тока дуги плазмы, обеспечивающей вертикальную внешнюю характеристику;

- определения способа регулирования положения крутопадающего участка внешней характеристики параметрического трансформатора;

- получения регулировочной и переходной характеристик параметрического трансформатора при управлении входным напряжением;

- анализа существующих методов аппроксимации динамической кривой перемагничивания магнитопровода и разработки методики определения ее параметров;

- разработки методики синтеза параметрического трансформатора в режиме САР тока;

- анализа существующих методов цифрового измерения действующего . значения, исследования точности и разработки схемы измерителя,

соответствующего предъявляемым к САР требованиям по точности и быстродействию.

Методы исследований

Для решения поставленных задач в работе использованы численно-аналитические и экспериментальные методы исследований с применением современных средств вычислительной техники. Полученные теоретические соотношения проверялись на лабораторных установках мощностью 200ВА, 600ВА и 8кВА. Расчет параметров аппроксимации динамической кривой перемагничивания по результатам опыта осуществлялся по методу наименьших квадратов. Алгоритм анализа режимов работы параметрического трансформатора разрабатывался на основании методов гармонической линеаризации и последовательных интервалов.

Научная новизна

1. Предложен метод динамического регулирования температуры плазмохимического процесса очистки с нанесением упрочняющего покрытия на кварцевые трубы током дуги плазматрона.

2. Исследована эффективность системы регулирования температуры технологически значимых зон процесса очистки и нанесения покрытий на кварцевые трубы на базе параметрического трансформатора. '

3. В качестве стабилизатора тока дуги плазмы предлагается параметрический трансформатор.

4. Предложен метод регулирования положения крутопадающего участка внешней характеристики параметрического трансформатора входным напряжением.

5. Получены регулировочная и переходная характеристики параметрического трансформатора при регулировании положения крутопадающего участка внешней характеристики входным напряжением.

6. Осуществлен выбор аппроксимации динамической кривой перемагничивания для электротехнической стали, и получен алгоритм, позволяющий с использованием метода наименьших квадратов рассчитать параметры аппроксимации. ■

7. Предложена методика анализа режимов работы параметрического трансформатора по методу гармонической линеаризации, и представлены рекомендации по ее применению.

8. Предложена методика анализа режимов работы параметрического трансформатора по методу последовательных интервалов, и представлены рекомендации по ее применению.

9. Предложена универсальная методика синтеза параметрического трансформатора.

10. Осуществлено исследование точности измерения действующего значения по методу прямых хорд.

Практическая ценность

1. Предложена САР температуры технологического процесса обжига кварцевых труб на базе параметрического трансформатора, позволяющая обеспечить требуемое время отработки ошибки регулирования температуры 0,5с., применение которой дает ожидаемое увеличение выхода годных до 70%.

2. В качестве САР тока дуги плазмы предложен параметрический трансформатор, что обеспечило увеличение выхода годных до 60%.

3. Разработана система регулирования тока дугового плазматрона на базе параметрического трансформатора с управлением по входному напряжению, позволяющая обеспечить требуемую нестабильность тока 5% как в статическом, так и в динамическом режиме.

4. Разработана методика и на основании нее предложена программа в среде Ма1ЬаЬ, рассчитывающая по результатам опыта коэффициенты аппроксимации динамической кривой перемагничивания электротехнической стали, а также параметры параллельной схемы

• замещения катушки со сталью с максимальной погрешностью 5%.

5. Разработана методика анализа режимов работы параметрического трансформатора по методу гармонической линеаризации и методу последовательных интервалов предложены программы, позволяющие

рассчитать электрический режим работы схемы по данным методам с погрешностью 3%. а

6. Предложена методика синтеза параметрического трансформатора, обеспечивающая погрешность расчета схемы в пределах 3%.

7. Предложена схема измерителя действующего значения напряжения, осуществляющего измерение по методу прямых хорд, позволяющая измерять действующее значение напряжения в течение 1 полупериода

сетевого напряжения (0,01с.) в пределах с максимальной

погрешностью, составляющей 2%.

8. В учебной дисциплине «Основы теории цепей» в лабораторной работе «Исследование параметрического трансформатора» используется лабораторная установка, использованная при выполнении экспериментальных исследований по теме диссертации.

9. В учебном пособии «Матричные методы анализа электронных схем», подготовленном к изданию Юдиным В.В. в 1997г. в разделе «Использование матриц в задачах анализа» использованы результаты исследований, проведенных при анализе режимов работы параметрического трансформатора.

10.Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, будут в качестве мероприятия включены в перспективный план технического перевооружения производства АО ВМЗ.

11 .Предложенная САР температуры будет внедрена при модернизации установки для плазмохимической очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы большого диаметра в АО «Алгоритм». 12.Предложенная методика синтеза параметрического внедрена в АО «Алгоритм» для расчета устройств на базе параметрического резонанса.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 1 учебное пособие в двух частях, 3 тезиса докладов, 1 статья, 3 методических пособия, 4 депонированных рукописи.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 229 страниц основного машинописного текста, иллюстрированного 83 рисунками и 3 таблицами. Работа имеет список литературы из 114 наименований.

Содержание

В первой главе приведено описание плазмохимической установки для плазмохимической очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы большого диаметра, рассмотрены основные ее узлы и принцип их действия, проведен анализ недостатков САР температуры технологически значимых зон данной установки и намечены пути их устранения. В качестве САР тока дуги предложен параметрический трансформатор, представлены основные проблемы по реализации данной САР.

Во второй главе рассмотрены существующие методы аппроксимации динамической кривой перемагничивания электротехнической стали, и осуществлен выбор наиболее адекватного из них. Кроме того, в ней представлены математические выкладки, с помощью которых осуществлена разработка методики определения коэффициентов аппроксимации по результатам опыта, а также экспериментальная проверка работы программы, рассчитывающей эти коэффициенты. Кроме того, во второй главе представлены выкладки по разработке методик анализа параметрона по методам- гармонической линеаризации и последовательных интервалов, осуществлена экспериментальная проверка их работы. Разработаны рекомендации по применениям данных методик. На основании методов гармонической линеаризации и последовательных интервалов разработана универсальная методика синтеза параметрического трансформатора как для работы в качестве САР тока, так и САР напряжения. В ней приведены рекомендации по выбору базовой схемы параметрического трансформатора. Представлены рекомендации по выбору путей оптимизации схемы.

. В третьей главе исследован метод регулирования положения крутопадающего участка внешней характеристики параметрического трансформатора входным напряжением. Разработана замкнутая САР температуры, имеющая три контура регулирования, и проведена оценка качества ее работы. Приведена схема электрической части такой САР. Осуществлен выбор регулирующего элемента позиционного стабилизатора напряжения.

Четвертая глава содержит сравнительную характеристику известных методов цифрового измерения действующего значения и схем их реализации. Предложена схема реализации метода прямых хорд, и представлены программы в Ма1ЬаЬ для моделирования измерителя и проверки точности измерения, а также схемы измерения.

В заключении обобщаются результаты, полученные в диссертационной работе.

1. СТАБИЛИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗОН ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ С НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЙ НА КВАРЦЕВЫЕ ТРУБЫ

1.1. Реакторы из кварцевого стекла

Исходя из- особенностей применения кварцевых труб большого диаметра в качестве реакторов для легирования подложек ИЭТ, к ним применяется целый ряд жестких требований. Реакторы из кварцевого стекла, используемые в диффузионных процессах при производстве ИЭТ, должны соответствовать следующим стандартам [65, 76]:

1. Срок службы реактора должен соответствовать времени эксплуатации нагревателя в диффузионной печи и составлять -1000 - 2000 часов.

2. Кварцевое стекло должно быть устойчиво к кристаллизации в течение всего времени эксплуатации реакторов.

3. Кварцевые трубы должны быть деформационно устойчивы: их допустимая поперечная деформация, определяемая возможностью перемещения лодочки с обрабатываемыми полупроводниковыми пластинами, не должна превышать 10% диаметра кварцевой трубы.

4. Кварцевые трубы должны быть термически устойчивыми и не разрушаться при изменении температуры от Тр до комнатной (более 10

термоциклов).

5. Материал реактора должен быть химически чистым и не только не являться источником загрязнения вредными для диффузионных процессов примесями, но и препятствовать их попаданию из печного пространства в реакционный объем. Кроме того, реактор должен предотвращать неконтролируемое улетучивание используемых диффузиантов через его стенки.

Одним из наиболее эффективных методов повышения прочностных, теплофизических, химических свойств, а также увеличения срока службы кварцевых труб считается метод плазменной обработки внутренней и наружной поверхностей с нанесением упрочняющего слоя на поверхность кварцевой трубы. Краткое описание процесса было приведено во введении. Рассмотрим в качестве прототипа установку, разработанную в КБ «Алгоритм» под руководством "ВНЖЖИ СТЕКЛОМАШ и эксплуатируемую на Сходненском стекольном заводе.

1.2. Автоматизированная установка для плазмохимической очистки кварцевых труб большого диаметра и нанесения покрытий

Установка для плазмохимической очистки кварцевых труб большого * диаметра и нанесения покрытий предназначена для автоматизированного ведения процесса обработки внутренней и наружной поверхности струями низкотемпературной плазмы [83] с созданием температуры поверхности в пятне обработки до 3000 К в динамическом режиме, а также испарения упрочняющего порошка на основе А1гОъ с последующим осаждением продуктов испарения кварцевой трубы и порошка А1203 на наружную поверхность кварцевой трубы. Она позволяет обрабатывать кварцевые трубы в. широком диапазоне диаметров (от 150 до 300 мм) и длин (от 1800 до 3000 мм). Возможность переналадки основного модуля - станка позволяет обрабатывать кварцевые реакторы аналогичных типоразмеров модифицированных конструкций, используемых при производстве ИЭТ. Установка имеет модульную конструкцию, что позволяет, во-первых, достаточно легко ее модифицировать, а во-вторых, создавать на ее базе плазмохимические устройства различного назначения.

В состав оборудования установки входят следующие модули: —- станок для плазмохимической очистки кварцевых труб и нанесения покрытий;

-— три модуля плазменной установки, обеспечивающие регулирование мощности струи плазмы, подачу защитного и плазмообразующего газа, а также деминерализованной воды для охлаждения плазматрона;

— дозатор порошка, обеспечивающий стабильную подачу испаряемого материала в зону двухструйного плазматрона;

— три устройства измерения температуры, необходимые для определения температуры кварцевой трубы в заданных зонах;

— микропроцессорная система управления, обеспечивающая безаварийную работу исполнительных механизмов станка и модулей плазменной установки.

Модули подобных установок должны иметь следующие параметры:

— Частота вращения шпинделей устанавливается в диапазоне от 5 до 80 об/мин, допустимая погрешность поддержания частоты вращения для технологического процесса составляет ± 3%.

— Скорость перемещения плазматронов устанавливается в диапазоне от 10 до 500 мм/мин.

— Расстояние от среза сопла плазматрона до обрабатывающей поверхности от 3 до 100 мм.

— Угол между осыо плазматрона и продольной осыо станка в направлении перемещения плазматронов составляет:

® наружный плазматрон - 90° ± 50°; © внутренний плазматрон - 60°;

• плазматрон для нанесения покрытий и его модификации -90° ±10°.

— Система управления током дуги для каждого плазматрона должна обеспечивать:

® установившуюся мощность в нагрузке - 50 кВт; ® максимальное рабочее напряжение - 250 В; © максимальное напряжение холостого хода - 400 В; ® нестабильность тока нагрузки в диапазоне от 100 А до 200 А -

не более 5%; ® коэффициент пульсации тока - не более 5%.

— Диапазон регулирования плазмообразующего газа (азота) от ОД до 3 м /ч, погрешность поддержания расхода составляет + 5%.

— Диапазон регулирования вспомогательного газа (аргона ) от 0,1 до. 1 м3/ч, погрешность поддержания расхода составляет ± 10%.

— Частота вращения подвижной части дозатора устанавливается в диапазоне от 10 до 100 об/мин, погрешность поддержания скорости при этом не должна превышать ± 5%.

— Охлаждение плазматронов осуществляется деминерализованной водой, при этом расход воды на один плазматрон составляет примерно 6 л/мин.

— Температура воды на выходе плазматрона обеспечивается в пределах 80°С.

— Температура воды на входе плазматрона для в зависимости от условий технологического процесса поддерживается в диапазоне от 30°С до 40°С; ошибка не должна превышать ± 2%.

— Камера размещения плазматронов обеспечивается газовыми завесами с расходом не менее 15 м3/ч.

— Диапазон измеряемых температурным датчиком температур составляет от 1000 К до 3000 К, быстродействие блока индикации

« температуры должно быть не более 1с, погрешность измерения температуры - не более ±2%.

— Диаметр площадки визирования датчиком температуры не более 2 мм, спектральный диапазон - от 5 до 6 мкм.

— Расстояние от объекта измерения до входного окна датчика температуры не должно превышать 500 мм.

— Установка должна позволять регулировать температуру в рабочих зонах в диапазоне от 1000 К до 3000 К и поддерживать ее с заданной погрешностью, которая устанавливается 7% для зоны нагрева, 5% для зоны испарения и не более 3% для зоны осаждения.

Помимо перечисленных устанавливается ряд требований по индикации текущих значений различных величин и обеспечению возможности централизованного управления технологическим процессом посредством внешней ЭВМ.

1.2.1. Модуль плазменной установки

Функционально модуль плазменной установки является одним из наиболее важных узлов устройства. Качество технологического процесса в основном зависит от его работы. Он состоит из трех вспомогательных систем функционального обеспечения плазматрона [66, 71, 76]. К первой относится система водоохлаждения, вторая обеспечивает плазматрон защитным и плазмообразующим газом и, наконец, третья система обеспечивает электроснабжение и регулирование тока дуги плазматрона. Модульное построение систем каждого плазматрона дает возможность осуществлять достаточно просто модернизацию каждого модуля, а также позволяет подключать к модулю плазменной установки различные типы дуговых плазматронов и разрабатывать различные установки с использованием низкотемпературной плазмы.

Канал газоснабжения модуля плазменной установки состоит из двух линий: линии подачи азота И2 и линии подачи аргона А г.

Гидрогазовая схема системы газоводоснабжения с линией подачи азота в камеру приведена на рис.1.1. Аргон подается в плазматрон до момента включения дуги плазматрона [26]. Время подачи аргона составляет около 10 с. Перекрытие магистрали аргона осуществляется вентилем ВН2, а также электромагнитным клапаном К2. Стабилизация давления в линии аргона осуществляется стабилизатором давления СДг. Наличие давления в линии фиксируется электроконтактным манометром МН2. Измерение расхода защитного газа осуществляется ротаметром Р2.

МЫ,

Рис. 1.1. Схема газоводоснабжения плазматрона

<

Плазмообразующий газ подастся в плазматрон после поджига дуги и на некоторое время образует в зоне образования плазмы азотно - аргоновую смесь. Затем аргоновая магистраль перекрывается электромагнитным клапаном К2, и в плазматрон подается чистый азот.

Как и линия аргона, линия азота имеет вентиль ВН{, перекрывающий магистраль, а также электромагнитный клапан , стабилизатор давления СД], манометр МЦ, ротаметр Рх. Кроме этого, линия азота имеет регулятор расхода газа РРГ. Он предназначен для регулирования расхода азота при работе установки в режиме автоматического регулирования температуры в зонах кварцевой трубы по сигналам внешнего задания с системы программного управления установкой. В ручном режиме РРГ поддерживает стабильность расхода азота по мере износа сопла плазматрона. В автоматическом режиме информация о расходе с РРГ может подаваться в систему программного управления для определения текущего значения расхода азота, а также сравнения его с заданным значением границ диапазона регулирования плазмообразующего газа.

Система охлаждения плазматрона имеет два контура: замкнутый, несущий охлаждающую жидкость (деминерализированную воду с сопротивлением не менее 1 МОм/см), и разомкнутый, осуществляющий охлаждение воды первого контура. Разомкнутый контур имеет вентиль ВН6, с помощью которого осуществляется регулирование расхода охлаждающей жидкости. В качестве охлаждающей жидкости используется обычная техническая вода с давлением 2-3 кг/см2 и свободным сливом из теплообменника. Расход охлаждающей воды с температурой 20°С для обеспечения необходимого охлаждения должен составлять от 1 до 1,5 л/с. Отвод теплоты из замкнутого первого контура осуществляется теплообменником-рекуператором ТО, который состоит из разветвленного радиатора, изготовленного из медной трубки общей длиной не менее 60 м, с организованным противоточным движением охлаждаемой и охлаждающей жидкости. Теплообменник охлаждает деминерализованную воду, поступившую с выхода плазматрона от температуры 80°С до температуры 25-30°С. Первый, замкнутый контур охлаждения, кроме того, имеет реле протока жидкости РПЖ, устройство термостабилизации У ТС, которое в свою очередь состоит из наполнительного бака объемом 15-20 л, нагревателей типа ТЭН мощностью 3,5 кВт и датчика температуры, включенного в измерительную схему прибора МВУС, обеспечивающего точность автоматического поддержания температуры с устройстве термостабилизации ±2% в диапазоне от 30°С до 40°С.

ч:

Вентили ВНЪ, ВН4, ВН5, также входящие в контур, предназначены для регулирования расхода и давления охлаждающей жидкости через плазматрон. Электроконтактны и манометр МД. предназначен для сигнализации возникновения аварийного режима работы - падения давления охлаждающей жидкости ниже критического уровня, которое может привести к перегреву и выходу плазматрона из строя. При срабатывании манометра МЩ устройства аварийной автоматики отключают напряжение с электродов плазматрона (осуществляется гашение плазмы) и включают аварийную сигнализацию о нарушении технологического процесса. В модуль плазменной установки могут включаться две линии: линия подачи азота в камеру (см. Рис. 1.2) и линия подачи азота в дозаторы, приведенная на рис.1.3. Линия подачи азота в камеру имеет вентиль ВГ1{ для перекрытия магистрали, электромагнитный клапан Кх, стабилизатор давления СД{, регулятор расхода газа РРГ на 15м /ч и ротаметр Рх для измерения расхода газа. Регулятор расхода газа включен в линию для регулирования расхода азота, подаваемого в камеру, который в свою очередь влияет на температуру зоны охлаждения Тъ. Управление регулятором осуществляется системой программного управления установкой. Линия подачи азота в дозаторы обеспечивает

расход азота через каждый дозатор в пределах от 0,1 до 1 м /ч и состоит из вентиля ВЩ, перекрывающего магистраль, клапана Кх, стабилизатора давления СДХ и двух ротаметров, предназначенных для измерения и

регулировки расхода газа через каждый дозатор.

В систему регулирования тока дуги плазмы введен блок, обеспечивающий поджиг струи плазмы, представляющий собой специальный осциллятор, подающий на электроды плазматрона высокочастотное напряжение для ионизации межэлектродного пространства.

Рис. 1.2. Линия подачи азота в камеру

к,

СД1

1>—

РРГ

Дозатор 1

Г--.

Рис. 1.3. Линия подачи азота в дозаторы

Циклограмма работы модуля плазменной установки приведена на рис. 1.4 и включает в себя следующие этапы: ч

1. Включение насоса системы охлаждения, проверка давления и протока жидкости в системе.

2. Включение плазматрона (подача на электроды плазматрона напряжения 250 В).

3. Включение клапана К2 (см.Рис. 1.1) в линли аргона (включение Аг).

4. Продувка аргоном в течение 10 с.

5. Включение осциллятора (ионизация межэлектродного пространства).

6. Проверка наличия дуги плазматрона (проверка достижения током расчетного номинального значения).

7. Включение клапана Кх (см.Рис.1.Г) в линии азота (включение М2).

8. Выдержка 3-4 с, выключение клапана К-, в линии аргона.

9. Разведение горелок двухструйного плазматрона.*

10. Включение вращения дозатора.*

11. Подача азота в дозатор. *

12. Выключение плазматрона (отключение электропитания питания плазматрона), выключение клапана К2, остановка дозатора, прекращение подачи азота в дозатор.

13. Проверка отсутствия тока плазматрона (погашения струи).

14. Временная задержка - 3 мин.

15. Выключение насоса.

Примечание. Операции, обозначенные *, выполняются при работе модуля с двухструнным плазматроном.

1.2.2. Дозатор порошка

Дозатор порошка предназначен для получения стабильного потока азотопорошковой смеси, вдуваемой в плазму двухструйного плазматрона [54, 94, 100] и состоит из следующих основных частей:

— электродвигатель, нестабильность частоты вращения которого не должна превышать ± 3%,

— редуктор для обеспечения вращения подвижной части дозатора в диапазоне от 10 до 100 об/мин,

— штуцер, который обеспечивает прохождение азота с линии азота в диапазоне от 0,1 до 1 м3/ч,

Вкл. насоса

Вкл. плазматрона

Вкл. Аг

а

Вкл. осциллятора

а

Вкл. N.

Разведение горелок

Вкл. дозатора

в дозатор

а

а

т

&->1

->

Рис.1.4. Циклограмма работы модуля плазменной установки

\

— дозирующее устройство, состоящее из неподвижной и подвижной частей, обеспечивающее равномерный унос порошка потоком азота,

— для уравнивания давления над порошком и под дозирующим устройством в конструкции дозатора имеется специальная трубка.

В процессе работы подвижная часть дозирующего устройства вращается, и через отверстия в ней порошок строго определенной массы заносится в поток азота и затем подается в зону испарения (в плазму двухструйного плазматрона). Количество вынесенного из дозатора порошка будет пропорционально скорости вращения подвижной части дозатора и расходу азота через дозатор.

1.2.3. Станок для плазмохимической очистки кварцевых труб и нанесения покрытий

Плазмохимическая очистка и нанесение покрытий на кварцевые трубы осуществляется с помощью специального станка, изображенного на рис.1.5.

В состав станка входят: станина с горизонтальными направляющими, две подвижные бабки, полуавтоматические патроны, каретка с различными устройствами для ведения технологического процесса, поддерживающие ролики. Работу станка удобно рассматривать по циклограмме, приведенной на рис.1.6.

Перед началом работы все исполнительные механизмы станка устанавливаются в следующее исходное состояние:

— кварцевая труба установлена в патронах станка,

— кулачки патронов зажаты вручную до необходимого усилия, -— бабка 1 находится в крайнем левом положении,

— бабка 2 находится в крайнем правом положении,

— ролик 1 выдвинут вперед и вверх, поддерживает трубу,

— ролик 2 отведен назад, опущен вниз,

— каретка в крайнем правом положении.

Дозатор

Камер?

Штанга внутреннего __плазматрона

К каретке

каретки

----------- 1 |

1 ,

1

Заключение диссертации по теме «Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)», Камакин, Владимир Алексеевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

На основании теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в диссертационной работе, получены следующие основные результаты.

1. Предложена замкнутая САР температуры технологического процесса очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы на базе параметрического трансформатора, позволяющая обеспечить требуемое время отработки ошибки регулирования температуры 0,5с., что дает ожидаемое увеличение выхода годных изделий с 40% до 70%.

2. В качестве САР тока дуги плазмы предложен параметрический трансформатор. Разработана система регулирования тока дугового плазматрона на базе параметрического трансформатора с управлением по входному напряжению.

3. Разработана методика и на основании нее предложена программа в среде Ма&аЬ, рассчитывающая по результатам опыта коэффициенты аппроксимации динамической кривой перемагничивания электротехнической стали, а также параметры параллельной схемы замещения катушки со сталью с максимальной погрешностью 5%.

4. Разработана методика анализа режимов работы параметрического трансформатора по методу гармонической линеаризации и методу последовательных интервалов предложены программы, позволяющие рассчитать электрический режим работы схемы по данным методам с погрешностью 3%.

5. Предложена методика синтеза параметрического трансформатора, обеспечивающая погрешность расчета схекы в пределах 3%.

6. Предложена схема измерителя действующего значения напряжения, осуществляющего измерение по методу прямых хорд, позволяющая измерять действующее значение напряжения в течение 1 полупериода сетевого напряжения (0,01с.) в- пределах 220*1$% В с максимальной погрешностью, составляющей 2%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Камакин, Владимир Алексеевич, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Августиник А.И. Керамика. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1975. - 592 с.

2. Авт. св. СССР №1062826, М.кл.4, H 02-У 3/18, Источник реактивной мощности / В.А. Горшечников, А.В. Манин, Ю.А. Савиновский. -Опубл. вБ.И. 1983 №47.

3. Авт. св. СССР №1583928, МКИ G 05 F 1/20. Стабилизатор переменного напряжения / В.В. Юдин // Открытия. Изобретения. 1990. №29.

4. Авт. св. СССР №1590986, МКИ G 05 F 1/20. Стабилизатор переменного напряжения / В.В. Юдин // Открытия. Изобретения.

1990. №39.

5. Авт. св. СССР №1661735, МКИ G 05F 1/20. Стабилизатор переменного напряжения / В.В. Юдин // Открытия. Изобретения.

1991. №25.

6. Авт. св. СССР №1709232, МКИ G 01 R 19/25. Преобразователь переменного напряжения в цифровой код / В.В. Юдин, Б.Б. Малков, Ю.Н. Сухарев // Открытия. Изобретения. 1992. № 4.

7. Авт. св. СССР №1716496, МКИ G 05 F 1/20. Стабилизатор переменного напряжения / В.В. Юдп::-, Л.Н. Наумов, Б.Б. Малков // Открытия. Изобретения. 1992. № 8.

8. Авт. св. СССР №1769193, МКИ G 01 H 17 / 00. Преобразователь переменного напряжения в цифровой код / В.В. Юдин, Б.Б. Малков, Ю.Н. Сухарев // Открытия. Изобретения. 1992. № 38. »

9. Авт. св. СССР №544954. Параметрический стабилизатор переменного тока / В.Н. Станевко, Б.А. Евдокимов. - Опубл. в Б.И., 1977 №4.

10. Авт. св. СССР №546070. Преобразователь однофазной системы в двухфазную / В.Н. Станевко, Б.А. Евдокимов. - Опубл. в Б.И., 1977 №5.

11. Авт. св. СССР №1681368. Сварочный выпрямитель / В.А. Горшечников, Б.А. Евдокимов. - Опубл. в Б.И., 1992 № 44.

12. Авт. св. СССР №537335. Стабилизированный выпрямитель / В.Н. Станевко, Б.А. Евдокимов. - Опубл. в Б.И., 1976 № 44.

13. Авт. св. СССР №537426. Стабилизированный выпрямитель / В.Н. Станевко, Б.А. Евдокимов. - Опубл. в F IT., 1976 № 44.

14. Александров Ф.И., Сиваков А.Р. Импульсные преобразователи и стабилизаторы. - М.: «Энергия», 1970. - 188 с.

15. Антошин E.B. Газотермическое напыление покрытий. - М.: Машиностроение, 1974. - 96 с.

16. Артамонов А.Г., Володин В.М., Авдеев В.Г. Математическое моделирование и оптимизация плазмохимических процессов. - М.: Химия, 1989.-224 с.

17. Асфаль Р. Роботы и автоматизация производства / Пер с англ. М.Ю. Евстегнеева и др. - М.: Машиностроение, 1989. - 448 с.

18. Бартенев С.С., Федько Ю.П., Григорьев А.И. Детонационные покрытия в машиностроении. - JL: Машиностроение, Ленингр. отд-е,

1982.-215 с.

19. Березовский A.A., Нижник Л.П. Математические модели гистерезиса.

- В кн.: Применение теории нелинейных колебаний в электротехнике и электронике: Труды междунар. конф. Киев: Изд. АН УССР, 1970, с. 68-71.

20. Бессонов Л.А. Электрические цепи со сталью. - М.: Госэнергоиздат, 1948.-344 с.

21. Бессонов Л.А. Нелинейные электрические цепи. - М.: Высшая школа, 1977.-343 с.

22. Бладыко В.М., Мазуренко A.A. Аппроксимация петель гистерезиса ферромагнитных материалов. - Известия вузов. Энергетика, 1967, №9, с. 50-55.

23. Богданов Д.И. Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. - М.: «Энергия», 1972. - 136 с.

24. Будников П.П. и др. Новая керамика. - М.: Стройиздат, 1969. - 311 с.

25. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. - Л.: «Энергия», 1972. - 136 с.

26. Волчков Э.П. Пристенные газовые завесы. - Новосибирск: «Наука»,

1983.-239 с.

27. Вонсовский C.B., Шур Я.С. Ферромагнетизм. - М.: ГТТИ, 1948. - 816 с.

28. Газотермическое напыление композиционных порошков / А .Я. Кулик, Ю.С. Борисов, A.C. Мнухин, М.Д. Никитин. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1985. - 199 с.

29. Горшечников В.А. Теоретические и экспериментальные исследования параметрических систем дросселей двойного питания.

- Канд. дисс. - Горький, 1976. - 183 с.

30. Губанов В.В. Стабилизированные полупроводниковые преобразователи в системе с нелинейными резонансными устройствами. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. отд-е, 1985. - 192 с.

31. Губанов В.В., Петров Н.Б. К определению петли перемагничивания и потерь в магнитопроводах трансформаторов полупроводниковых инверторов. - В кн.: Оптимизация устройств преобразовательной техники. - Киев, 1977, с. 123-131.

32. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -264 с.

33. Донской A.B., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. - Д.: Машиностроение, 1979. - 221 с.

34. Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнических сталей. -М.: «Энергия», 1974. - 240 с.

35. Дружинин В.В., Векслер А.З., Куренных Л.К. Справочник по магнитным и электрическим свойствам горячекатанной электротехнической стали. - М.: Изд-во стандартов, 1971. - 127с.

36. Евдокимов Б.А. Инженерная методика расчета паратранса. - В кн.: Магнито- полупроводниковые и электромашинные элементы автоматики: Межвуз. сб. статей. - Рязань: РРТИ, 1982, с. 89-94.

37. Евдокимов Б. А., Миловзоров В.П. Анализ параметрического трансформатора на параллельных полях. - В кн.: Шестая Всесоюзная межвузовская конференция по теории и методам расчета нелинейных цепей и систем: Тезисы докладов. Часть I. Ташкент, 1982, с. 104-105.

38. Жежеленко И.В., Гаврилов Ф.А. Экспериментальное исследование потерь в электротехнической стали при одновременном намагничивании полями трех кратных частот. - М.: Известия высших учебных заведений. Электромеханика №6, 1972, с. 585-590.

39. Задерей Г.П. Многофункциональные магнитные радиокомпоненты (многофункциональные электронно-магнитные трансформаторы). -М.: Сов. радио, 1980. - 136 с.

40. Задерей Г.П., Заика П.Н. Многофункциональные трансформаторы в средствах вторичного электропитания. - М.: Радио и связь, 1989. -176 с.

41. Заездный A.M. Основы расчетов нелинейных и параметрических радиотехнических цепей. - М., «Связь», 1973. - 448 с.

42. Золотарев H.A. Математическая модель намагничивания ферромагнетика в однонаправленном поле. - М.: Известия высших учебных заведений. Электромеханика №7, 1978, с.691-697.

43. Иванов В.В., Колпаков А.И. Применение IGBT. «Электронные компоненты» № 1(2), 1996, с. 12-15.

44. Камакин В. А. Измерение действующего значения методом наклонных вертикалей. «XXII Гагаринские чтения» Тез. докл.

молодежной научной конф. апрель 1996, ч. 5. МГАТУ, М., 1996, с. 117.

45. Камакнн В. А. Исследование зависимости устойчивости САУ стабилизатора переменного тока от быстродействия измерительного органа. Деп. В ВИНИТИ, 1997 №>612-В97 от 26.02.97г. - 17 с.

46. Камакин В.А. Цифровой измеритель действующего значения напряжения. «XXI Гагаринские чтения» Тез. докл. молодежной научной конф. апрель 1995, ч. 5. МГАТУ, М., 1995, с. 84.

47. Капица П.Л. Эксперимент. Теория. Практика. Статьи, выступления. Изд. 3-е, дополненное. - М.: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1981. -496 с.

48. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. - Л.: Химия, 1981.-247 с.

49. Криштафович И.А. Мощные полевые транзисторы в устройствах вторичного электропитания. - Киев, «Знание», 1989. - 19 с.

50. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1992.-432с.

51. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - Изд. 3-е. - М.: Высшая школа, 1986. - 250 с.

52. Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. - М.: «Энергия», 1981. - 392 с.

53. Лякин М.В., Сурис А.Л., Постников В.И. Исследование теплообмена в плазмохимическом реакторе / ИФЖ, 1988. т. 55, №2, с. 195-198.

54. Лясников В.Н., Украинский B.C., Богатырев Г.Ф. Плазменное напыление покрытий в производстве изделий электронной техники. Саратов: Полиграфист, 1985. - 199 с.

55. Манин A.B. Исследование и разработка компенсатора реактивной мощности на базе магнитотиристорных элементов. - Канд. дисс. -Андропов, 1988. - 179 с.

56. Материалы будущего: Пер. с нем. / Под ред. А. Неймана. - Л.: Химия, 1985 - Пер. изд.: Лейпциг, 1977. - 240 с.

57. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи. - М.: Высшая школа, 1977. - 272 с.

58. Метод расчета основных зависимостей двухконтурной феррорезонансной цепи при возбуждении автопараметрических колебаний на частоте источника питания. A.C. Каримов, Д. Исамухамедов. -М.: Энергетика №9, 1975, с. 121-125.

59. Миловзоров В.П. Евдокимов Б.А. К выбору схемы замещения катушки со сталью. Магнитополупроводниковые и электромашинные элементы автоматики: Межвуз. сб. ст.: Рязань: РРТИ, 1982, с. 44-50.

60. Основы теории колебаний. В.В. Мигулин, В.И. Медведев, Е.Р. Мустель, В.Н. Парыгин. Под ред. В.В. Мигулина. - М.: Наука, 1978. -392 с.

61. Основы теории цепей. Учебник для вузов. Изд. 4-е, переработанное. Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, A.B. Нетушил, C.B. Страхов. - М.: «Энергия», 1975. - 752 с.

62. Оулет Р., Барбье., Черемисинофф П., и др. / Технологическое применение низкотемпературной плазмы: Пер. с англ. / Под ред. H.H. Семашко. -М.: Энергоатомиздат, 1983. - 143 с.

63. Параметрический источник тока. В.А. Горшечников, Б.А. Евдокимов. Рекламный листок 30-89Р. - Ярославль, 1989. - 4с.

64. Параметроны и их применение в устройствах связи. А.И. Вишневецкий, Г.М. Немецкий. - М.: «Связь», 1968. - 135 с.

65. Парфенов О.Д. Технология микросхем: Учеб. пособие для вузов по спец. «Конструирование и пр-во ЭВА». - М.: Высш. шк., 1986. -320с.

66. Пархоменко В.Д., Полак JI.C., Сорока П.И. и др. Процессы и аппараты плазмохимической технологии. - Киев: «Вища школа», 1979.-255 с.

67. Пенфилд П. и др. Энергетическая теория электрических цепей. Пер. * с англ. под ред. проф. В.А. Говоркова. — М.: «Энергия», 1974. - 152 с.

68. Плазменная технология в производстве СБИС. Пер. с англ. (с сокращ.) Под ред. Н. Айнепрука, Д. Брауна. - М.: «Мир», 1987, 469 с.

69. Плазменные покрытия / Косимков В.И., Шестерин Ю.А. - М.: Металлургия, 1978. - 156 с.

70. Плазмохимические процессы / Под ред. JI.C. Полака. - М.: «Наука», 1979.-220 с.

71. Плазмохимические процессы и аппараты / Сурис A.JI. - М.: Химия, 1989.-304 с.

72. Плазмохимические реакции и процессы / Под ред. Л.С. Полака. - М.: «Наука», 1977.-313 с.

73. Поляков В.А., Миловзоров В.П. Устойчивость феррорезонансной системы с широтным регулированием входного напряжения. - В кн.: Магнито-полупроводниковые устройства автоматики: Межвуз. сб. статей. - Рязань: РРТИ, 1980, с. 87-92.

74. Применение программного пакета «Матричная лаборатория» к решению задач теоретической электротехники: Учебное пособие в 2ч./ Клюковкин В.Р., Камакин В.А., Юдин A.B. ч.1. - Рыбинск, РГАТА, 1997. -71с.

75. Применение программного пакета «Матричная лаборатория» к решению задач теоретической электротехники: Учебное пособие в 2ч./ Клюковкин В.Р., Камакин В.А., Юдин A.B. ч.2. - Рыбинск, РГАТА, 1997.-51с.

76. Разработка и изготовление установки для плазмохимической очистки кварцевых труб большого диаметра и нанесения покрытий / H.A. Сафронов, В.Д. Афанасьев, В.Н. Яковлев. - Рыбинск, 1988. - 45с.

77. Разработка параметрического ряда бестрансформаторных блоков питания в нагревательных устройствах: Отчет о НИР Андроповского авиационного технологического института; руководитель В. А. Горшечников - № ГР 76006361; инв. № 028400695. - Андропов, 1984. -16 с.

78. Рыжак И.С., Невоструев А.Г. К теории многофункциональных параметрических устройств. - М.: Радиотехника и электроника №8, 1974, с. 1661-1672.

79. Савиновский Ю.А. К теории цепей со сталью: Учет гистерезиса. -Труды Горьковского политехнического института им. A.A. Жданова, 1968, т.24, вып.7, с. 4-19.

80. Савиновский Ю.А. Расчет магнитных характеристик нелинейных дросселей с учетом потерь в стали. - Труды Горьковского политехнического института им. A.A. Жданова, 1968, т.24, вып.З, с. 178-179.

81. Савиновский Ю.А., Нерсесян B.C. Об аппроксимации процессов намагничивания ферромагнитных сердечников с учетом гистерезиса.

- Электричество, 1969, №3, с. 69-73.

82. Сазанов Е.В. Графо-аналитический метод исследования и расчета феррорезонансного стабилизатора напряжения. - Куйбышев: Книжное изд-во, 1957. - 57 с.

83. Семиохин И.А. Элементарные процессы в низкотемпературной плазме: Учеб. пособие. - М.: Изд-во моек, ун-та, 1988. - 142 с.

84. Сили С. Электромеханическое преобразование энергии. Пер. с англ.,

- М., «Энергия», 1968. - 376 с.

85. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О.Г. Чебовский, Л.Г. Моисеев, Р.П. Недошивин. - М.: Энергоатомиздат, 1985.-400 с.

\

ч

86. Синтез в низкотемпературной плазме / Под ред. Л.С. Полака. - М.: ИНХС АН СССР, 1980. - 215 с.

87. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И.Г. Чиженко. - Киев: «Наукова думка», 1987. - 437 с.

88. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого и др. - М.: «Энергия», 1976, т.З. - 865 с.

89. Стабилизированный источник электропитания для электродуговой сварки. В.А. Горшечников, Б.А. Евдокимов. Электротехническое производство. Передовой опыт и научно-технические достижения для внедрения: отраслевой информационный сборник. Вып. 2 (26), 1990.

90. Стабилизированный источник электропитания для электрохимической обработки металлов. В.А. Горшечников, Б.А. Евдокимов. Рекламный листок 29-89Р. - Ярославль, 1989. - 3 с.

91. Станевко В.Н. Теоретические и экспериментальные исследования индуктивных параметрических генераторов. - Канд. дисс. - Томск, 1972.- 176 с.

92. Станевко В.Н. Несимметричный индуктивный параметрический генератор в режиме повторения частоты. - В кн.: Вопросы автоматизации технологических и производственных процессов. -Ярославль, 1976, с. 83-91.

93. Станевко В.Н. К расчету электромагнитных цепей методом гармонического баланса. - Вопросы автоматизации технологических и производственных процессов. - Ярославль, 1978, с. 75-79.

94. Сурис А.Л., Фланкин Е.В., Шорин С.Н. Исследование процесса смешения струй сырья с плазменным потоком в канале реактора / Изв. СО АН СССР. Серия технических наук. 1977. Вып. 3, №13, с. 75-79.

95. Тафт В.А. Электрические цепи с переменными параметрами. - М.: «Энергия», 1968. -328 с.

96. Теория нелинейных электрических цепей. A.M. Заездный, В.Ф. Кушнир, Б.А. Ферсман. - М.: «Связь», 1968. - 400 с.

97. Тилл, Лаксон Дж. Интегральные схемы. Материалы, приборы, изготовление. Пер. с англ. - М.: Мир, 13S5. - 400 с.

98. Управляющие и вычислительные устройства роботизированных комплексов на базе микро-ЭВМ: Учеб. Пособие для техн. вузов / B.C. Медведев, Г.А. Орлов, Ю.И. Рассадин и др.; Под ред. B.C. Медведева. - М.: Высш. шк., 1990. - 239 с.

99. Физикохимия и технология дисперсных порошков / Под ред. В.В. Скорохода. - Киев: ИПМ АН УССР, 1984. - 190 с.

100. Филоненко Б.А. Комплексные диффузные покрытая. - М.: Машиностроение, 1981. - 136 с.

101. Химико-термическая обработка металлокерамических материалов/ Л.Г. Ворошнин, Л.С. Ляхович, Ф.Г. Ловшенко, Г.Ф. Протасевич. -Мн.: «Наука и техника», 1977. - 272 с.

102. Хасуй А. Техника напыления. Пер. с японского. - М.: Машиностроение, 1975. - 136 с.

103. Хьюз В. Нелинейные электрические цепи. - М. - Л.: «Энергия», 1976. -496 с.

104. Экспериментальные и теоретические исследования плазмохимических процессов / Под ред. Л.С. Полака. - М.: ИНХС АН СССР, 1984. - 193 с.

105. Электродуговые плазмотроны / Пгд ред. М.Ф. Жукова. -Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1980. - 83 с.

106. Юдин В.В. Многофункциональные дискретные регулируемые элементы и устройства на их основе. Докт. дисс. - Рязань, 1996. - 300 с.

107. Baldwin J.A. Magnetic Hysteresis In Simple Materials. - Journal Of Applied Physics, 1971, v. 42 №3, p. 49-53.

108. Control Integrated Circuit / International Rectifier. California, 1997. - 215 P-

109. IGBT Designers Manual / International Rectifier. California, 1997. - 710 p.

110. Lord H.W. Dynamic Hysteresis Loops Of Several Core Materials Employed in Magnetic Amplifiers. - Electrical Engineering, 1953, №3, p. 21-28.

111. Magnetic Amplifiers. H.F. Storm. - Chapman & Hall, LTD., London 1955. - 500 p.

112. Meiksin Z. H., Senior Member, IEEE. Comparison Of Orthogonal- And Parallel - Flux Parametric Variable Inductor Trans. Ind. Appl., vol. 1 A-10, May/June, 1974, p.p. 417-423.

113. Meiksin Z. H. Parallel - Flux Parametric Voltage Regulator And Comparison With Orthogonal - Flux Parametric Voltage Regulator. - IEEE Trans. Ind. Appl., May/June, 1974, p.p. 428-430.

114. Meiksin Z. H. Orthogonal r- Flux Parametric Voltage Regulator. - IEEE Trans. Ind. Appl., May/June, 1974, p.p. 424-427.

«Утверждаю»

Справка

об использовании результатов диссертационной работы Камакина Владимира Алексеевича в учебном процессе

Результаты исследований, выполненных Камакиным В.А. в его диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, нашли следующее применение в учебном процессе Рыбинской государственной авиационной технологической академии.

3. В учебной дисциплине «Основы теории цепей» в лабораторной работе «Исследование параметрического трансформатора» используется лабораторная установка, использованная при выполнении экспериментальных исследований по теме диссертации.

2„ В учебном пособии «Матричные методы анализа электронных схем», подготовленном к изданию Юдиным В.В. в 1997г. в разделе «Использование матриц в задачах анализа» использованы результаты исследований Камакина В.А. в области анализа режимов работы параметрического трансформатора.

Декан факультета радиотехники

/

[ошииоетроите

JSC ¥ © 81 б к у МавМпе Ви!1с9!п{

1ап(

Исх. №

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На предприятии рассмотрены материалы исследований, выполненных Каманиным В.А. в его диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Предложенная система регулирования тока плазматрона по нашему мнению позволит существенно улучшить эксплуатационные характеристики плазменно-сварочного оборудования.

Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, будут в качестве мероприятия включены в перспективный план технического перевооружения производства.

Главный инженер А__^ П. А. Тихомиров

152914, Россия г. Рыбинск Ярославской обл ул. Толбухина, 16

тол. [phone] факс [phone] тайп 217613 ВИНТ

«Утверждаю» Генеральный директор АО,«Алгоритм»

Афанасьев

« 1998г.

.............. .....................—............/, „

Акт

О внедрении результатов диссертационной работы Камакина Владимира Алексеевича

Комиссия в составе председателя ген. директора АО «Алгоритм» Афанасьева В.Д., членов комиссии вед. инженеров АО «Алгоритм» Шевалева Е.В., Елкина В.Н. ознакомилась с результатами диссертационной работы Камакина В.А., которая содержит результаты исследования выполненного на кафедре электротехники и промышленной электроники Рыбинской государственной авиационной технологической академии.

Комиссия отмечает, что диссертация Камакина В. А. посвящена актуальной проблеме регулирования температуры плазмохимической технологии очистки с нанесением покрытий на кварцевые трубы.

Предложенный метод регулирования тока плазматрона позволяет обеспечить заданную стабильность температуры технологически значимых зон, что дает ожидаемое увеличение выхода годных изделий с 40% до 70%.

Была предложена методика синтеза параметрических систем, широко используемых и проектируемых в нашей организации, позволяющая без экспериментальной подгонки осуществить расчет параметрического трансформатора с погрешностью не превышающей 3%.

Предложенный метод регулирования тока параметрического трансформатора входным напряжением позволяет существенно

г

улучшить энергетические показатели разраоатываемых устройств на базе параметрического трансформатора.

Предложенная схема измерителя действующего значения напряжения принята к использованию в качестве датчика в системах управления разрабатываемых источников электропитания.

/У. >> -----.„' .'N4

Председатель комиссии . Афанасьев

Члены комиссии ■ 1'ЛЦ;/; Шевалев Е.В.

— Елкин В.Н.

I

»