Электронные бомбардеры

Марков В. Электронные бомбардеры // Наружная реклама России. 2003 . №8. C. 52

Для прогрева стекла и электродов газосветных ламп обычно используют мощные высоковольтные трансформаторы (бомбардеры). Поскольку при прогреве необходимо менять выходной ток бомбардера, в схемах откачных постов используют дополнительные устройства - регуляторы тока. Их включают последовательно с первичной (низковольтной) обмоткой мощного трансформатора. В качестве регуляторов используют дроссель с выдвижным сердечником (choke), дроссель насыщения (variable-controlled choke) и тиристорный регулятор мощности.

Дроссели

Дросселями с выдвижным сердечником обычно комплектуются мини-заводы фирмы DACO Neon Equipment. Конструктивно эти дроссели состоят из катушки и стального сердечника. Величина индуктивного сопротивления дросселя прямо пропорциональна магнитному потоку и обратно пропорциональна току. Регулирование индуктивного сопротивления достигается в данном случае изменением величины магнитного потока при выдвижении сердечника из катушки. Регулирование требует больших мышечных затрат и сопровождается дребезжащим звуком. Кроме того, диапазон регулирования тока ограничен, что создает трудности при прогреве коротких ламп малого диаметра.

Дроссели насыщения также являются регулируемыми индуктивными сопротивлениями. Принцип действия основан на изменении индуктивности под действием магнитного потока, создаваемого постоянным током в дополнительной (управляющей) обмотке. Ток управления значительно меньше регулируемого. Изменение тока управления осуществляется маломощными и малогабаритными устройствами, такими, как автотрансформаторы или же тиристорные регуляторы. Дроссели насыщения более удобны в эксплуатации, менее шумные и обладают более широким диапазоном регулирования. Подобными регуляторами комплектуются мини-заводы фирмы EGL.

Тиристорные регуляторы

Использование мощных электронных (тиристорных) регуляторов вместо регулируемых дросселей снимает многие проблемы. Существенно уменьшаются габариты и вес регуляторов, увеличивается диапазон и плавность регулировки, снижается стоимость. Однако тиристорные регуляторы плохо работают с индуктивной нагрузкой. Наблюдаются большие индуктивные потери в первичной обмотке бомбардера, что ухудшает прогрев стекла и электродов газосветных ламп. При этом регулирование тока с помощью тиристорного регулятора эффективно лишь для бомбардеров относительно малой мощности. Тем не менее, регуляторы этого типа используются как в иностранных (Италия), так и в отечественных (?Аякс?, ?Русский свет?) откачных постах.

Обзор существующей аппаратуры показывает, что для электровакуумной обработки газосветных ламп используется целый комплекс дорогостоящих, громоздких, тяжелых и энергоемких устройств. Поскольку все перечисленные устройства работают на частоте 50-60 Гц, ожидать улучшения их характеристик не представляется целесообразным.

Российская разработка

Три года назад российскими специалистами в области производства неоновой рекламы была предпринята попытка создания принципиально нового устройства для проведения электровакуумных операций - электронного бомбардера.

В его основу был положен принцип электронного преобразователя (инвертора). При проектировании решались следующие задачи: электронный бомбардер должен совмещать функции трансформатора и регулятора тока, иметь малые габариты и вес и иметь широкий диапазон регулировки выходного тока, обеспечивать надежное зажигание обрабатываемых на посту ламп и поддержание устойчивого разряда в процессе обработки, а также обеспечивать ?foolproof ?-защиту устройства и защиту персонала от высокого напряжения. В результате был создан опытный экземпляр со следующими параметрами: габариты - 500x500x600 мм, вес - 30 кг, напряжение холостого хода - 10 кВ и максимальный ток - 1А.

Конструктивно бомбардер выполнен в виде основного силового блока, измерителя силы тока и малогабаритного блока управления. В последнем размещен тумблер включения высокого напряжения и потенциометр регулятора тока. Силовой блок содержит источник питания (трехфазный), генератор, инвертор, выходной высокочастотный повышающий трансформатор и приборный вентилятор охлаждения.

Результаты использования

Эксплуатация опытного экземпляра в течение трех лет показала следующее. Прогрев стекла и электродов протекает быстрее, чем при использовании обычных бомбардеров. Связано это с особенностями протекания физико-химических процессов в плазме разряда повышенной частоты. Напряжение зажигания и напряжение горения имеют меньшие значения, чем для разряда частотой 50 Гц. В данном типе разряда имеют место колебательные движения в такт быстропеременного поля. Это приводит к увеличению эрозионной способности плазмы, а значит, к улучшению очистки внутренней поверхности стекла и электродов от газовых и органических примесей.

Токи обработки при обезгаживании стекла и электродов, а также при активировании электродов оказались на 30-40% ниже, чем при обработке на частоте 50 Гц. Максимальный ток обработки ламп с электродами диаметром 18 мм не превышал 450-500 мА.

Не подтвердились опасения, что применение тока повышенной частоты может привести к пробоям между различными частями ювелирных ламп. Повышенная пробивная способность была успешно компенсирована применением пониженных токов обработки.

Процессы плазменной обработки носят стабильный и управляемый характер в очень широком диапазоне давлений (0,1-20 Торр) и токов 30-600 мА.

Схема оказалась вполне надежна как в условиях нормальной работы, так и во внештатных ситуациях.

При бомбардинге на откачной системе TVS (производство - группа компаний Tecnolux, Италия) электроэнергия подается трансформатором-бомбардером на 20000 В и 800 мА максимум. Компания Tecnolux пошла по пути увеличения вольтажа трансформатора в ущерб интенсивности тока. Часто встречающаяся при бомбардинге ошибка - чрезмерное сокращение давления воздуха в трубках для того, чтобы поддерживать их свечение даже при недостаточном напряжении. Результат - слишком быстрое нагревание электродов и их повреждение при недостаточном нагреве трубки. Поэтому было решено применять трансформаторы с повышенным напряжением: 800 мА - в принципе, это достаточный ток для того, чтобы активировать любой тип электрода. Электронный регулятор с двойным потенциометром позволяет легко и точно осуществлять регулировку.

Недостатком бомбардера, основанного на высоких частотах, является то, что он более вреден для человеческого здоровья, в частности плохо воздействует на иммунную систему оператора, который должен постоянно находиться рядом с таким оборудованием. Откачной пост TVS не имеет такого недостатка.

Бомбардинг от TECNOLUX

Общими недостатками дроссельных регуляторов являются большой вес и габариты, ограниченный диапазон регулировки тока, повышенный рабочий шум, высокая стоимость, большое энергопотребление, а также необходимость в дополнительных устройствах (автотрансформаторы, тиристорные регуляторы).