книги / Электрооборудование электровакуумного производства

Щий Малым внутренним сопротивлением по сравнений с сопротивлением нагрузки и, следовательно, сохраня­ ющий в некоторых пределах неизменным выходное на­ пряжение при изменении нагрузки за счет изменения то­ ка в нагрузке, преобразован в источник тока, т. е. источ­ ник, обладающий большим внутренним сопротивлением по сравнению с сопротивлением нагрузки и, следователь­ но, сохраняющий в некоторых пределах неизменным вы­ ходной ток при изменении нагрузки за счет изменения напряжения на нагрузке. Преобразование выполнено благодаря применению высокоомных уравнивающих ре­ зисторов Рsi — Р46, одновременно выполняющих роль ограничения тока газового разряда.

Это позволяет считать описываемую схему питания газового разряда источником тока с достаточно боль­ шим внутренним сопротивлением. Величина тока регу­ лируется автотрансформатором Тр10 (рис. 2-55) и кон­ тролируется миллиамперметром ИПЪ. Напряжение на выходе выпрямителя оценивается по напряжению на пер­ вичной обмотке трансформатора Три с помощью вольт­ метра ИПв. Быстродействующее реле тока Р\ служит для защиты схемы от коротких замыканий в газоразряд­ ной камере и от скачков тока, возможных, когда по какой-либо причине (изменение давления и состава га­ зов) ограничение тока в схеме питания газоразрядного промежутка окажется недостаточным.

Для управления агрегатами и устройствами уста­ новки вакуумного напыления служит схема управления И блокировки, часть которой представлена на рис. 2-56. Исполнительными устройствами схемы являются реле, которые своими контактами включают и отключают эле­ менты описанных выше схем. На схеме рис. 2-56 приве­ дены только те цепи управления и блокировки, которые относятся к вакуумному агрегату, к испарителям и к очистке в газовом разряде.

Подобно любой другой электрической цепи схема управления и блокировки нуждается в защите от корот­ ких замыканий и потому подключена к сети 220 В через плавкий предохранитель При.

В начальном состоянии напряжение не поступает ни на одно из реле. Выключателем В i2 можно включить реле Рis, которое своим контактом подаст напряжение на схему питания испарителей (рис. 2-54), т. е. подго­ товит ее к работе. Остальные реле могут быть включены

201

только при работающем механическом вакуумном насбсе. Это — блокировка, не допускающая включения лю­ бого другого устройства, если не включен механический насос, т. е. электродвигатель M l (рис. 2-52). Механиче­ ский насос включается нажатием пусковой кнопки Кщ,

при этом на обмотку реле Р2 поступает напряжение че­ рез замкнутые контакты кнопки «Стоп» Кщ и замкну­ тые контакты нажатой кнопки Кн6. Реле Р2, срабатывая, своими контактами подключает к сети электродвигатель Мг и перемыкает контакты кнопки Кнв. После отпуска­ ния кнопки ток проходит через параллельный ей контакт и реле Р2 остается под током или, как принято говорить, становится на самоудержание, т. е. питается через собст­ венный контакт. Если теперь нажатием кнопки Кн\ «Стоп» разорвать цепь, то реле Р2 выключается, его кон­ такт разрывается, а отпускание кнопки Кн\ не меняет состояния схемы. При работающем механическом насосе (при включенном реле Р2) напряжение подается в схему

202

дальше: на кнопку «Стоп» Кн3 и выключатель В8. Если в работе установки вакуумного напыления не требуется на какой-либо операции высокого вакуума, то паромас­ ляный насос может быть отключен выключателем В8. При этом цепь управления реле Р3 разрывается, оно остается в отпущенном положении, его контакты разом­ кнуты и нагреватели Яы—#12 паромасляного насоса (рис. 2-52) отключены. Замыкание цепи реле Р3 выклю­ чателем В5 позволяет включать его кнопкой Л'н7 и вы­ ключать кнопкой Кн2, т. е. включать и выключать паро­ масляный насос. Для защиты паромасляного насоса от перегрева использовано термобиметаллическое реле Pt,, контакт которого включен последовательно в цепь реле Р3. Перегрев насоса вызывает размыкание контакта Рь вы­ ключение реле Р3 и паромасляяого насоса.

Реле Рд и Р8 включают своими контактами электро­ двигатель М2 привода задвижки вакуумного затвора на открывание или закрывание. Во избежание одновремен­ ного срабатывания реле Рд и Р8, ведущего к короткому замыканию двух фазных проводов электродвигателя М2, использована взаимная блокировка: в цепь реле Рд вклю­ чен размыкающий контакт Р9, а в цепь реле Р8— кон­ такт Рд. Управление открыванием и закрыванием затво­ ра происходит в следующем порядке. Исходное состояние цепи реле Рд и Р8 показано на рис. 2-56, т. е. задвижка находится в промежуточном положении. Нажатием кноп­ ки Кнв включается реле Рд. Оно своими контактами бло­ кирует кнопку Кнд (ее можно отпустить), включает элек­ тродвигатель М2 (рис. 2-52) и разрывает цепь реле Р8, делая невозможным его включение до выключения реле Рд. Задвижка открывается и, когда доходит до крайнего положения, размыкает концевой выключатель Вд, отчего реле Рд размыкает свои контакты и электродвигатель останавливается. Кнопкой Кнд уже нельзя включить реле Рд, так как концевой выключатель разомкнут при пол­ ностью открытой задвижке. В процессе открывания за­ движку можно остановить в любом промежуточном по­ ложении кнопкой «Стоп» Кн3, отключающей все реле, кроме Р2 и Рз. Закрывание задвижки происходит при замыкании кнопки Кнц. При этом реле Р8 своими кон­ тактами включает электродвигатель на закрывание за­ движки (в обратную сторону) и размыкает цепь реле Рд. В начале закрывания задвижки замыкается концевой вы­ ключатель Ве, а конце — размыкается В7 и двигатель М2

203

выключается: затвор закрыт. При закрывании задвижки кнопка Кнп должна быть нажата все время, пока идет закрывание, так как блокировка кнопки Кнп контактом реле Pg не предусмотрена, чтобы весь процесс закрыва­ ния прошел под наблюдением оператора.

Аналогично работает цепь реле Pi2 управления источником питания газового разряда. Если колпак уста­ новки закрыт, т. е. опущен, и рабочая камера отделена от атмосферы, то концевой выключатель В9 замкнут. Замыканием кнопки Кн\2 можно включить реле Р\2, так как размыкающий контакт Р \- \ замкнут (через реле максимального тока Рi — рис. 2-55 — ток не идет). При этом реле Р\2 своими контактами замыкает цепь пита­ ния схемы рис. 2-55. Но чтобы на трансформатор Трю поступило напряжение, необходимо предварительно за­ крыть дверь установки, при этом замкнется блокировоч­ ный дверной контакт Вз, и включить пакетный выключа­ тель В2. Если в процессе очистки в газовом разряде воз­ никает скачок тока, то срабатывает реле тока Pi и своим контактом разрывает цепь питания реле Р\2> которое отключает всю схему питания газового разряда.

Выключателем B i3 включается или выключается ре­ ле Ри (см. рис. 2-56), переключающий контакт которого подключает амперметры ИПз или ЯЯ4 путем открыва­ ния одного из симисторов Д 3 или Дъ (рис. 2-54). Пере­ ключатель Ли подает напряжение на одно из реле Р\9— Р21, контакты которых открывают один из симметричных тиристоров Д \з—Д \9, подключая тем самым к вторич­ ной обмотке трансформатора Тр9 один из испарителей. В положении 5 переключателя Вц все испарители вы­ ключены.

В процессе работы на установке кнопкой «Стоп» Кн3 отключаются все цепи, кроме испарителей и механиче­ ского насоса, а кнопкой «Стоп» /C«i — вся схема уста­ новки.

УСТАНОВКА НАНЕСЕНИЯ ЭКРАНОВ

Электрооборудование установки экранирования имеет много электрических цепей, одинаковых и сходных с це­ пями установки вакуумного напыления пленок, однако имеются и существенные различия. Рассмотрим их.

Установка экранирования предназначена для нане­ сения люминофорных покрытий на экраны стеклооболочек специальных ЭЛТ методом осаждения из суспензии.

2 0 4

Стеклооболочка устанавливается на рабочую пози­ цию в положение «горлом вниз» и удерживается при помощи вакуумного присоса, а затем механизмом пово­ рота она разворачивается в рабочее положение «горлом вверх». В горловину стеклооболочки автоматически вво­ дится воронка для заливки рабочих растворов, дозиро­ ванных и приготовленных заранее автоматическим доза­ тором. После заливки рабочих растворов воронка быстро вынимается из стеклооболочки, а во избежание падения капель на поверхность залитой рабочей суспензии под нее подводится ванна и начинается промывка дозатора и воронки деионизованной водой.

После осаждения люминофора из рабочей суспензии, время отстоя которой плавно регулируется и автомати­ чески поддерживается, стеклооболочка плавно повора­ чивается вокруг горизонтальной оси, и происходит слив суспензии. Далее следуют съем стеклооболочки, уста­ новка новой, и процесс повторяется.

Все движения рабочих органов установки выполня­ ются электроприводами, перемещения жидкостей — с по­ мощью насосов, также снабженных электроприводами, и с помощью сжатого воздуха путем вытеснения жид­ кости из объема. Доступ жидкостей или воздуха в рабо­ чие емкости или из них осуществляется открыванием или закрыванием электромагнитных клапанов, управляе­ мых от реле. Последние включены в схему управления и блокировки, которая в принципе не отличается от та­ кой же схемы установки вакуумного напыления.

Управление электроприводами выполняется кнопками или выключателями (в том числе путевыми и концевы­ ми) через промежуточные реле с учетом блокировок и

впоследовательности, заложенной в схеме управления

иблокировки, построенной по принципу, описанному при рассмотрении схемы рис. 2-56.

Отличием схем электроприводов установки экраниро­ вания является применение концевых бесконтактных вы­ ключателей вместо обычных контактных для остановки движения рабочего органа в начале, в конце или в дру­ гой точке его движения. Электроприводы мешалок и по­ ворота стеклооболочки отличаются глубоким установоч­ ным регулированием скорости без применения регулиро­ вочных автотрансформаторов. В схемах дозаторов при­

меняются фотоэлектрические сигнализаторы уровней жидкостей.

206

Остановимся подробнее на этих элементах схемы установки экранирования.

Бесконтактный выключатель типа БВК. и датчики бесконтактные типа БК предназначены для коммутации электрических цепей управления и сигнализации. Прин­

жет быть нагружен на активную нагрузку при работе датчика на логическую схему или на электромагнит­ ное реле. Принципиальная электрическая схема бес­ контактной системы показана на рис. 2-57. Срыв ге­ нерации при введении в щель металлической пластины вызывает запирание входного транзистора Т2 и отпира­ ние нормально закрытого выходного транзистора Т3, что приводит к срабатыванию реле или логического элемента, включенного в цепь коллектора выходного транзистора Т3. Конструктивно бесконтактная система может быть выполнена в виде пластмассовой коробки прямоугольной или цилиндрической формы, внутри которой размещены герметизированные (заливкой смолы) элементы схемы, причем головка датчика может быть отделена от гене­ ратора и усилителя или смонтирована вместе с ними. Головка датчика имеет паз шириной 3—5 мм для про­ хода металлической пластинки. На торце головки уста­ новлена регулировочная пластина (магнитный шунт), поворотом которой производится необходимое ослабление обратной связи генератора. Питание бесконтактных дат­ чиков осуществляется от источника постоянного тока на-

206

пряжением 12 или 24 8 с допускаемым отклонением + 10-:— 15%. Максимальная частота срабатывания дат­ чика при активной нагрузке составляет 5 кГц. Амплитуда выходного сигнала датчика зависит от напряжения пи­ тания и составляет не менее 80% напряжения источника питания. Остаточное напряжение выходного сигнала при работе на активную нагрузку не более 2,4 В, а при работе на электромагнитное реле не более 3,5 В. Мощ­ ность, потребляемая датчиком, не превышает 3 Вт. Основная погрешность, т. е. допустимый разброс точек включения датчиков, при номинальной температуре окру­ жающего воздуха и при номинальном напряжении источ­ ника питания составляет не более 0,2—0,3 мм. Диффе­ ренциал хода, т. е. разность между токами включения и отключения при входе и выходе пластинки, при номи­ нальных значениях выходных нагрузок и при номиналь­ ном напряжении питания составляет не более 1—1,5 мм. Минимальные размеры метал-лической пластинки, от ко­ торой срабатывает датчик, должны быть по толщине не менее 0,5 мм при ширине не менее 6— 8 мм. Эксплуата­ ционные особенности датчиков определяются принципом работы. При монтаже головок датчика на металличе­ ском держателе последний не должен представлять со­ бой короткозамкнутый виток. При работе датчика на электромагнитное реле во избежание бросков экстрато­ ков размыкания обмотка реле должна быть зашунтирована диодом. Датчики готовы к работе сразу после их включения и специального обслуживания не требуют. Такие технические характеристики обеспечили их широ­ кое использование в различной аппаратуре, особенно технологического назначения. Схема включения БВК приведена на рис. 2-58. Питание подается от источника постоянного напряжения (выпрямителя) 24 В. Выводы

207

бМ в Ш,ёль 6ВК лавиной или алюминиевой йМеЬШ- ки подается напряжение на выход БВК- В схеме установки экранирования бесконтактные выключатели использованы для того, чтобы устранить влияние повышенной влажности, возможных утечек и брызг технологических жидкостей и рабочих растворов на путевые выключатели, управляющие движением рабо­ чих органов и размещенные по всей установке в зонах действия подвижных частей, т. е. там, где весьма вероят­ ны повышенная влажность, наличие брызг и пленок электропроводящих растворов химических реактивов. Контактные путевые и концевые выключатели в таких условиях имеют крайне ограниченный срок службы и пониженную надежность.

Вотличие от них БВК герметичны, т. е. безразличны

квнешней среде (лишь бы не разъедалась или не раст­ ворялась пластмассовая оболочка), имеют большой срок службы, свойственный транзисторным схемам, число срабатываний не влияет на срок службы и как следствие перечисленного — высокая надежность. На выход БВК может подключаться любая нагрузка, не только об­ мотка реле. В даннохм случае на выходы всех БВК подключены реле, так как на установке размещены толь­ ко управляющие (чувствительные) и исполнительные

элементы электрической схемы, а все промежуточные

ипреобразующие элементы установлены в герметически закрытом пульте.

Характер работы установки циклический неизменный,

исхема управления, блокировки и сигнализации наибо­ лее простой получается с применением обычных элек­ тромагнитных реле, пускателей и контакторов. Другая особенность схемы управления — отсутствие малогаба­ ритных электрических элементов. Причинами являются повышенная надежность и пониженная стоимость эле­ ментов обычного исполнения и в основном большие га­ барита установки экранирования, при которых не имеет смысла экономия объема электрооборудования.

Регулирование частоты вращения двигателей электро­ приводов мешалок и поворота стеклооболочки осуществ­ ляется с помощью тиристорной схемы путем регулирова­ ния угла открывания тиристора. Как известно, тиристор является управляемым диодом, который в проводящем направлении пропускает ток только после подачи пуско­ вого импульса на управляющий электрод, а далее тирис-

208

f6j* йровддйт Д6 fex tidj), пока к нему прйложейд прйМбб напряжение (плюсом на анод). Когда это напряжение становится равным нулю или обратным, тиристор закры­ вается, перестает проводить ток.

Регулирование скорости электродвигателя с помощью тиристора состоит в том, чтобы каждый положительный (или отрицательный) полупериод сетевого напряжения частично пропускать на якорь двигателя. Доля пропус­ каемого полупериода определяется углом открывания (запуска) тиристора. Таккак сетевое напряжение меня­ ется во времени по закону синусоиды (параметры кото­ рой привычнее выражать угловой мерой, обычно в гра­ дусах), то вместо того, чтобы говорить о длительности

ления электроприводом с двигателем постоянного тока. Работа схемы происходит следующим образом. С началом положительного полупериода сетевого напряжения (плюсом к якорю двигателя Mw) начинается заряд кон­ денсатора Ci через диод Д и резисторы R u R26 и R2. При этом стабилитрон Дз в совокупности со своим балла­ стным резистором Ri поддерживает напряжение заря­ да конденсатора практически постоянным в течение по­ лупериода, что компенсирует влияние колебаний напря­ жения сети на режим работы схемы и, кроме того, обес­ печивает стабильность режима заряда конденсатора. При достижении напряжения уровняяробоя динистора Дз кон­ денсатор разряжается через цепь управляющего элек­ трода тиристора Д б, тем самым открывая его до конца текущего полупериода. Через якорь двигателя Мю про­ ходит ток. Для формирования запускающего импульса в данной схеме использован разряд конденсатора через

Дййистор. Последний представляет собой диод, который в прямом (проводящем) направлении обладает вольт-ам- перной характеристикой с гистерезисом, т. с. практиче­ ски не проводит до напряжения пробоя или отпирания, по достижении которого скачком переходит в проводящее состояние и пребывает в нем до снижения прямого напряжения практически до нуля, после чего он снова пе­ реходит в непроводящее состояние. В проводящем состоя­ нии динистор пропускает значительный ток. Это исполь­ зуется для того, чтобы зарядить конденсатор сравнитель­ но небольшим током в течение нескольких миллисекунд (часть полупериода сетевого напряжения) и потом раз­ рядить его в течение нескольких микросекунд, т. е.

вочень короткое время, но очень большим током. А это

итребуется для запуска тиристора.

Спомощью резистора У?26 регулируется ток заряда конденсатора, т. е. время достижения напряжения до

уровня пробоя динистора, другими словами — регули­ руется угол открывания тиристора. Сопротивления за­ рядных резисторов подбираются так, чтобы при пол­ ностью закороченном R26 заряд конденсатора до пробоя динистора продолжался четверть периода (5 мс), т. е. угол открывания составил 90°, а при полностью введен­ ном Rze угол открывания составил бы 180°.

В течение обратного полупериода тиристор закрыт, ток проходит только через диоды Д2, Д4 и резистор Rs- При этом конденсатор заряжается до напряжения, рав­ ного прямому напряжению диода Д4. Это сделано для того, чтобы в каждом положительном полупериоде кон­ денсатор Ci начинал заряжаться с одного и того же по­ тенциала, иначе может быть следующее явление: при полностью введенном R2e конденсатор зарядится в тече­ ние полупериода до напряжения, несколько меньшего, чем уровень пробоя динистора, и разряда не будет, ти­ ристор не откроется и через якорь ток в этом полупе­ риоде не пройдет. Если теперь в отрицательный полупериод не разрядить конденсатор, то при поступлении сле­ дующего положительного полупериода конденсатор дозарядится до уровня пробоя динистора с самого начала полупериода, т. е. через якорь пройдет весь полупериод. Но вводя полностью резистор # 26, мы стремились к об­ ратному: к уменьшению части полупериода, проходяще­ го через якорь двигателя. Цепь Д4, R3, Д 2 устраняет воз­ можность пуска тиристора с начала периода.

210