Alimentation haute tension pour application à haute puissance

Le nom de Glassman est synonyme de haute fiabilité, de dévouement au développement technologique, de principe de fabrication agile et de support client sans égal dans l'industrie de l'alimentation. Glassman vient donc compléter la gamme de produits haute tension de XP Power, élargissant ainsi notre offre pour tous vos besoins en énergie.

XP Glassman est en mesure d’offrir une solution à la plupart des besoins en alimentation haute tension en courant continu, avec la plus large gamme de produit standard du secteur, en les ajustant ou les modifiant si nécessaire, ou encore en les concevant sur mesure. Les modèles standard incluent des tensions de sortie allant jusqu'à 500 kVDC avec des puissances de sortie allant jusqu'à 200 kW, le tout avec notre garantie de 3 ans.


Applications

Les alimentations à courant continu sont utilisées dans une large gamme d'applications dans les marchés grand public, de défense et de recherche. XP Glassman apporte son savoir-faire dans les alimentations depuis plus de 40 ans aux principaux fabricants d'équipement, aux fournisseurs de services industriels et aux instituts de recherche privés et publics. La technologie d'alimentation en courant continu est utilisée dans de nombreux processus et instruments qui améliorent la société et la vie des gens partout dans le monde. XP Glassman est fier de son rôle de leader dans le domaine de la conversion d’énergie en courant continu et se réjouit de pouvoir fournir une technologie de pointe pour soutenir l'évolution de l'industrie et de la science au 21e siècle.


Exemples d’Applications dans lesquels XP Glassman apporte sa technologie : (click to expand)


  • Ion Implantation
  • Physical Vapor Deposition
  • Electron Beam Lithography

  • Ion Beam Deposition
  • Ion-beam Assisted Deposition
  • Electron-beam Evaporation
  • Electron-beam Welding
  • Ion Sources
  • DC Magnetron Sputtering
  • Glass/Web Coaters
  • Glow Discharge
  • DC Bias
  • Microwave processes

  • Capillary Electrophoresis
  • Mass Spectrometers
  • X-ray Fluorescence
  • Microfluidics
  • Electrokinetics

  • PET Scanners
  • FDG producing Cyclotrons
  • Gamma Cameras
  • Radiation Therapy Systems

  • Capacitor testing
  • CRT Display testing
  • Cable line fault testing
  • DC motor testing
  • TWT testing
  • Hi-Pot testing

  • Particle Accelerators
  • Free Electron Lasers
  • Neutron Sources
  • Cyclotron Sources
  • Pulse Forming Networks
  • Marx Generators
  • Capacitor Chargers
  • MIT Reduced Gravity Water Filtration Research Project

  • Flight simulators
  • Klystrons/Magnetrons for Microwave Heating and RF Amplifiers
  • Nanotechnology applications
  • Electrostatics Applications
  • Electrospinning


Customisation


Au fil des ans, XP Glassman a développé une flexibilité dans ses conceptions électrique et mécanique, de sorte que nous pouvons offrir à nos clients la conception de produits personnalisées et adaptées à leurs besoins, si un produit standard ne suffit pas. Si vous souhaitez nous contacter pour discuter de l'opportunité de vous aider à adapter les blocs d'alimentation à vos besoins, contactez-nous ici.


Technologies d’alimentation Haute Tension

La technologie et les topologies développées et utilisées par XP Glassman nous permettent d’offrir des alimentations HT compactes et fiables, capables de s’adapter facilement à la plupart des applications, et d’une maintenance simplifiée. Presque tous les produits XP Glassman utilisent l'air comme moyen d’isolation primaire, et un convertisseur PWM off line à haute fréquence.


Bien qu'elle ne soit pas adaptée aux modules ultra miniaturisés fonctionnant dans des conditions environnementales extrêmes, l'isolation par air offre une structure légère et réparable qui minimise les pertes de capacité parasite pour la plupart des applications. Nous avons développé des structures HT qui intègrent la classification équipotentielle et le blindage électrostatique des composants sensibles afin d'obtenir une excellente stabilité et précision. Tous nos assemblages HT sont basés sur le concept bien connu de multiplicateur de tension Cockcroft-Walton (ou ses variantes), pour obtenir des sorties CC élevées tout en minimisant les pointes sur les tensions secondaires du transformateur. L'utilisation de l'air permet un refroidissement forcé des composants HT si nécessaire. Le refroidissement par air forcé nous permet d'intégrer une plus grande résistance de protection en série (si possible), ce qui minimise les courants de pointe lors d'un arc ou d'une surcharge. (REMARQUE: certains modèles ou applications nécessitent une résistance de protection externe en série). Cela protège non seulement les composants HT et la charge du client, mais réduit également l’énergie de décharge pendant un arc et minimise les impulsions électromagnétiques pouvant endommager ou perturber les commandes sensibles et les microcontrôleurs. Toutes ces techniques améliorent la fiabilité de l’ensemble haute tension, ainsi que les éléments de commande et de puissance de l’ensemble de la structure d’alimentation.


Au-dessus de 150 kV, nos conceptions utilisent une «pile» en plein air qui élimine le connecteur HT et le câble qui serait massif à ces tensions. Les bornes toroïdales et les surfaces équipotentielles sont utilisées pour minimiser les champs électrostatiques. Pour les unités de 150 kV et moins, nous montons l'assemblage HT dans une enceinte exclusive à isolation HT dont les parois peuvent résister à la pleine tension. Cette enceinte est constituée de matériaux ignifuges et est conçue pour fournir un gradient de surface uniforme afin de minimiser l'effet corona. Ceci, à son tour, est monté dans un châssis mis à la terre.


L'un des problèmes liés à l'augmentation de la fréquence de conversion dans les alimentations HT est la capacité parasite réfléchie. Ceci est formé par la proximité des surfaces de l’équipement avec le sol ou la masse. Plus la structure HT est grande, plus la capacité parasite réfléchie peut être importante. Si une encapsulation solide ou liquide est utilisée, cette capacité est beaucoup plus élevée que dans l'air puisque la constante diélectrique de l'air est de 1,0 alors quelle est pour la plupart des encapsulants de l'ordre de 3 à 4,5. La capacité est directement proportionnelle à la constante diélectrique d'isolation.


Nos transformateurs HT ont généralement une tension de crête de 6 kV ou moins sur le secondaire et utilisent des techniques de bobinages spéciales pour produire un enroulement de grand diamètre autoportant qui présente les gradients de tension appropriés. En outre, nous utilisons généralement de large noyau en U, ce qui donne suffisamment d'espace pour les gradients appropriés.


Les convertisseurs XP Glassman HT utilisent notre technologie propriétaire de convertisseur PWM, pour la conversion du réseau. En règle générale, la tension de la ligne secteur AC est redressée et filtrée directement sans transformateur. Dans de nombreux cas, un convertisseur élévateur de correction du facteur de puissance (PFC) est utilisé pour fournir un bus de tension régulé à 400VDC. Cela fournit un facteur de puissance très proche de l'unité, ce qui élimine virtuellement les courants harmoniques de ligne et réduit la puissance apparente consommée sur le réseau. La tension du rail DC est appliquée au convertisseur et couplée à l'assemblage HT via les transformateurs HT qui fournissent une isolation entre la phase du secteur et la terre. Les signaux d'attaques du convertisseur sont couplés aux dispositifs de commutation du convertisseur par des transformateurs d'isolement qui fournissent également une isolation entre la phase et la terre.


La plupart de nos alimentations utilisent un convertisseur fonctionnant à des fréquences de commutation comprises entre 30 kHz et 70 kHz et utilisent des FET ou des IGBT comme éléments de commutation. Le rendement de la conversion est supérieur à 90%. La topologie du convertisseur est bien adaptée pour piloter des transformateurs avec de grand rapport de transformation, car elle utilise l’énergie stockée dans la capacité parasite et d’entrelacement du transformateur, pour commuter la tension secondaire plutôt que de la dissiper dans les commutations ou les réseaux d’aides à la commutation.


Le convertisseur est modulé en largeur d'impulsion et utilise un système magnétique intégré pour stocker l'énergie de conversion. Il s'agit d'une topologie de commutation à zéro de courant qui élimine les pertes au démarrage. Il fonctionne à des fréquences fixes, ce qui contribue à minimiser la composante d’ondulation de la fréquence de commutation et améliore la réponse de la boucle de contrôle. Ce convertisseur est intrinsèquement limité en courant de sorte que, même sans contrôle ou protection externe, le convertisseur peut fonctionner en continu et peut même supporter indéfiniment un court-circuit sur les secondaires du transformateur.


Toutes les produits XP Glassman utilisent un contrôle de boucle de rétroaction de tension et de courant à action rapide. De plus, des techniques sont utilisées pour assurer une montée en tension sûre et bien contrôlée quelques soit les conditions, y compris la protection contre les arcs, d'une surcharge ou d'un court-circuit. Cela évite les dépassements de tension dangereux dans toutes les conditions d’utilisations.


Toutes les alimentations XP Glassman utilisent une détection de sous-tension redondante pour que l'alimentation soit totalement protégée contre toute perturbation de la tension d'entrée. Cela garantit un fonctionnement sûr pendant les baisses de tension ou les pertes de ligne importantes. Les tensions d’auto-alimentations sont toutes dérivées d'une source unique de sorte que l'élévation et la décroissance des tensions de polarisation pendant l'allumage et l'extinction restent dans la même relation que pour le fonctionnement normal. Cela élimine toute possibilité que les amplificateurs opérationnels de rétroaction perdent le contrôle et génèrent des signaux de commande incorrects.


Une variété de possibilités de contrôle local et à distance est fournie en standard sur les produits XP Glassman. Le contrôle et la surveillance via des liaisons RS232, USB et Ethernet sont également disponibles sur de nombreuses fournitures. Une interface série externe est disponible en option, pour les produits non équipés de commandes numériques intégrées. Toutes les interfaces informatiques fournissent une isolation galvanique complète entre l’ordinateur hôte et l’alimentation électrique jusqu’à 1000VAC. Ceci est très important dans les environnements bruyants et transitoires dans lesquels les alimentations HT fonctionnent. Cette technique isole et protège complètement les circuits informatiques sensibles, tant du côté utilisateur que de l’alimentation elle-même.


La plupart des produits conçus par XP Glassman sont équipés d’une détection rapide de l'arc. Chaque fois qu'une alimentation haute tension est déchargée, l'énergie stockée dans l'équipement HT est dissipée dans des résistances en série. Ces résistances sont nécessaires pour limiter le courant de décharge à un niveau qui protège les diodes et les condensateurs HT et réduit les perturbations électromagnétiques générées. Comme la plupart des alimentations XP Glassman ont un temps de montée rapide, la puissance qui sera dissipée dans les résistances de limitation en série lors de la formation d'arcs répétitifs est proportionnelle au produit de l'énergie et de la fréquence de répétition de l'arc. Cela pourrait être plusieurs fois la valeur énergétique stockée.


En raison de considérations de taille et de disposition, installer suffisamment de résistances de limitation pour gérer toute cette dissipation n'est pas toujours pratique. Même si les résistances sont de type haute énergie et peuvent résister à une courte série d'arcs, elles peuvent ne pas résister à un arc continu. La protection est assurée par un circuit de comptage d'arc, qui inhibe la génération HT lorsque le nombre d'arcs dépasse une limite de sécurité dans un délai spécifié. Cette technique permet une dissipation de puissance moyenne raisonnable dans les résistances de limitations. Nos circuits de détection d'arc répondent en quelques microsecondes à un seuil qui fournit une protection d'alimentation sans déclenchements excessifs. Une fois l'alimentation coupée, la réinitialisation automatique est normalement effectuée dans les 5 secondes. En option, l’alimentation peut être bloquée de manière permanente. La réinitialisation de l'alimentation peut être effectuée via un signal externe. Une fonction de coupure d'arc inhibe le convertisseur pendant une période déterminée après chaque arc. Cela permet à l'arc de s'éteindre.


Bien que l'objectif principal du circuit de détection d'arc soit de protéger l'alimentation, dans certaines applications, il peut également protéger la charge alimentée par le bloc d'alimentation. Par exemple, pour les sources d'ions où une résistance de série externe est normalement fournie, la fonction de comptage d'arc n'est pas nécessaire. Cependant, l’extinction rapide de l’arc par la fonction «arc extinction» protège la source d’ions des dommages. La durée, la sensibilité et la fréquence de la fonction de détection d’arc peuvent être modifiées pour toute application, à condition que les paramètres restent dans la plage requise pour maintenir la protection de l’alimentation. L'usine doit être consultée si une résistance externe est utilisée en série avec la charge, de sorte que le seuil de sensibilité de détection d'arc puisse être correctement ajusté.


L'arc se produit au point situé à deux centimètres à gauche du réticule central lorsque la sortie HV se décharge. L'énergie stockée en sortie HT est déchargée par l'arc jusqu'à l'extinction de l'arc. Sur cette photo, l'arc s'éteint à environ 12 kV. Le zéro est la ligne horizontale solide.


La coupure d'arc désactive la sortie HT pendant 20 ms, comme le montre le délai avant que la sortie ne commence à se recharger. La caractéristique de recharge de sortie entraîne une charge de la sortie à environ 25% de la valeur nominale très rapidement (déterminée par le courant nominal de l'alimentation et la capacité de sortie totale et la charge). De 25% à la valeur nominale, la sortie augmente de manière exponentielle avec une constante de temps de 50 ms, comme indiqué.


Notez que l'élévation initiale rapide est de 25% de la valeur nominale, indépendamment de la distance à laquelle la sortie s'est initialement déchargée. Si la sortie était complètement déchargée, la hausse initiale rapide serait de 25%, dans ce cas-ci 15 kV. Cependant, comme l'arc s'éteint à 12 kV, l'augmentation rapide n'est que de 15 kV - 12 kV = 3 kV, comme indiqué.


Arc Response - Oscilloscope
Réponse à un arc pour une alimentation de 60 kV.


Le système de connecteur standard XP Glassman HT utilisé au-dessus de 6 kV utilise un tube de puits profond avec un contact à ressort. La profondeur du connecteur varie selon le niveau de tension. Cette profondeur est conçue de manière à ce que le personnel ne puisse pas entrer en contact avec des tensions dangereuses s'il est alimenté sans insertion du câble de raccordement. Le blindage du câble correspondant se termine sur le châssis pour des raisons de sécurité.

Notes Techniques

Pour vous aider dans la conception de vos produits, nous avons rassemblé un certain nombre de notes techniques à télécharger. Ces notes couvrent un certain nombre de sujets différents qui vous aideront à vous informer des problèmes potentiels et des préoccupations lors de la conception d'alimentations haute tension.


Download Charges résistives Haute tension
Download Procedures de test pour les alimentations Haute tension