Источник импульсного напряжения

 

1. ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подключенную к источнику постоянного тока Через входной дроссель мостовую тиристорную ячейку с ЦС-цепью в диагонали и вст речно-параллед,ьными диодами, параллЪльно которой подсоединена последовательная цепочка, состоящая SSlL fw y..- J r Чf:ГlSIS lE S K из разделительного кондвЕгсатора, дросселя и первичной обмотки 1зыходиого трансформатора обмотка которого черс;, выпрямитель подключена к выхоДньгм вывода, причем параллельно первичной обмотке подсоединены последо1 а1 елыю соединенные конденсатор и тиристор, 3aiiiyK тированный встречным венгшшм, а также дополнительный дроссель, отличающий ся тем, что, с целью расигирения функциональных возможностей за счет частотного регулирования выходного напряжения при изменении сопротикнения наг-рузки, дополнительный дроссель включен последовательно с кондс :нсатором, обра-§. зуя резонансный ЦС-контур, а в качестве встречного Вентиля использован тиристор. Ю

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П Н 02 И 3/315 Ф = Ф

"7. 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТБЕННЫИ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3330263/24-07 (22) 03.08. 81 (46) 07.02. 84. Бюл . Р 5 (72 ) С. М. Кацн ел ьсон, A. П. Лебедев и Н,A.Ñêðèïêo (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.314.57(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 855901, кл. Н 02 M 7/515, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР

Р 966834, кл. Н 02 M 9/02, 1980. (54)(57) 1. НСТОЧННК HMIPJJIBCHOI Î

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подключенную к источнику постоянного тока через входной дроссель мостовую тиристорную ячейку с )„С-цепью в диагонали и встречно-параллельными диодами, параллельно которой подсоединена последовательная цепочка, состоящая.,ЯУ,» I 07229(j А из разделительнОГО 1 Онд7 11сатОра

ДрО с селя и первичной ОбмОт ки ЦыхОдного трав саорматора 7 втор.;-1ная обМОТ к а КОТОРО ГО 1ерг- вьнцря11нTQЛ ь пОдключена 11 выхО11нь171 вь1вОдам 17ри— чем параллельно первич11ой обмотке подсоединены последо:ательно соединенные конденсатор и тиристор, за177унтированный встречным вентилем, а также дополнительный дро ссель, о т ли чающий с ятем,что,с целью расширения функциональных воз— можностей за счет частотного регулирования выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки, дополнительный дроссель включен последовательно с конденсатором, обра- <и зуя резонансный J. С-контур „а в качестве встречного вен т:;ля использован -.èðèñòîð.

С:

1072206

45

2. Источник импульсного напряжения по и. i, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью обеспечения бестоковых пауз меж) у пакетамй униполярных импульсов, между точкой

Изобретение относится к преобраЭцэательной технике и может бытц применено для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов в импульсных источниках питания.

Нагрузкой импульсных источников питания в электрообработке является межэлектроднйй зазор, характеризующийся значительным изменением сопротивления на различных видах и стадиях обработки. Это приводит к большим изменениям, вслед за сопротивлением межэлектродного зазора, тока (для источников напряжения) или напряжения (для источников тока), либо и того и другого для источников с естественной характеристикой, что нарушает оптимальное течение процесса электрообработки, выдвигая задачу стабилизации и регулирования парамет.ров формируемых импульсов.

Известен источник пакетов униполярных импульсов тока, Содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока, дроссель и мостовой тиристорный инвертор с коммутирующей L,C-цепью в диагонали и обратными диодами, а также нагрузку включенную в диагональ постоянного тока диодного моста (11.

Недостатком известного источника пакетов униполярных импульсов тока является ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения, так как даже при полном резонансе между последовательно соединенными конденсатором и индуктивностью колебательного контура, когда их суммарные реактивное сопротивление равно нулю, нагрузка не шунтируется.

Наиболее близким к предлагаемому является формирователь пакетов высокочастотных импульсов тока, содержащий преобразовательный мост на зашунтированных обратными диодами тиристорах с коммутирующим (,С-контуром в диагонали переменного тока,, подключенный к положительному выводу, и связанный с анодным выводом постоянного тока моста входной дроссель, последовательную цепь иэ разделительного конденсатора и защитного дросселя, один вывод которого соединения разделительного конденса тора с дросселем и отрицательным полюсом источника питания включен в прямом направлении дополнительный тиристор.

2 подключен к анодному выводу постоянного тока моста, а другой связан с катодным выводом постоянного тока через первичную обмотку выходного трансформатора, соединенные последовательно конденсатор и эашунтированный обратным диодом тиристор, подключенные параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, вто ричная обмотка которого связана с выходными выводами чер ез выпр ямитель (2 ).

Недостатком формирователя паке. «тов высокочастотных импульсов тока

I явл яется невозможность регулирова- ния напряжения, поскольку параллель ный колебательный контур формирователя имеет добротность во всех режимах работы меньше единицы @(1.

Цель изобретения — расширение

20 функциональных возможностей эа счет частотного регулирования выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки.

Поставленная цель достигается

25 тем, что в источнике импульсного напряжения, содержащем подключенную к источнику постоянного тока через входной дроссель мостовую тиристорную ячейку с LC-цепью в диагонали

ЗО и встречно-параллельными диодами, параллельно которой подсоединена последовательная цепочка, состоящая иэ разделительного конден сатора, дросселя и первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель подключена к выходным выводам, причем параллельно первичной обмотке подсоединены последовательно соединенные конденсатор и тиристор, зашунтированный встречным вентилем, а также дополнительный дроссель, последний включен последовательно с конденсатором, образуя резонансный .С-контур, а в качестве встречного вентиля использован тиристор.

Кроме того, для обеспечения бестоковых пауз между пакетами униполярных импульсов, между точкой соединения разделительного конденсатора с дросселем и отрицательным полю.сом источника питания включен в пря-.

1072206

50 мом направлении дополнительный тиристор.

Введение последовательного резонансного LС-контура параллельно нагрузке позволяет регулировать и стабилизировать эквивалентное сопротивление нагрузочной цепи путем изменения частоты инвертирования. Напряжение на межэлектродном зазоре в интервале импульса определяется выражением

U =7Z где 3 — ток инвертора;

Z - эквивалентное сопротивление

У нагрузочной цепи.

На фиг. 1 представлена схема ис 15 точника импульсного напряжения; на фиг. 2 — схемы источника импульсного напряжения с использованием нагруз очно го трансформатора и без него; на фиг. 3 — схема, обеспечиваю- 20 щая бестоковую паузу.

Источник импульсного напряжения для раз мерной электрохимичес кой и электроэрозионной обработки металлов (фиг. 1) содержит источник 1 питания постоянного тока, к которому через входной дроссель 2 подключена мостовая ячейка 3, образованная тиристорами 4 — 7 и встречно-параллельными диодами 8 — 11 и коммутирующей цепью, состоящей из дроссел я 12 и конде н сатора 13 . Пар аллельно инверторному мосту присоединена цепь, состоящая из разделительного конденсатора 14, дросселя 15, нагрузочной цепи 16. Нагрузочная цепь 16 состоит из выпрямител я на диодах 17 и 18, подключенного к вторичной обмотке трансформатора 19, через который включен межэлектродный зазор 20. 40 .Другая ветвь нагрузочной цепи образована резонансным LC-контуром с конденсатором 21 и дросселем 22 и встречно-параллельными тиристорами 23 и 24. 4S

Тиристоры 23 и 24, образующие ключ переменного тока, предназначены для предотвращения разряда конденсатора 21 через нагрузку 20 в паузе, когда инвертор выключен.

В паузе они выключены, а во время работы ячейки 3 включены.

На фиг. 2 представлена схема источника без нагрузочного трансформатора с мостовым выпрямителем 17, 18, 25 и 26, а на фиг. 3 показано включение дополнительного тиристора 27 °

Источнйк импульсного напряжения для размерной электрохимической 60 и электроэрозионной обработки металлов работает следующим образом.

При включении тиристоров 4, 7 по контуру тиристор 4 — конденсатор 13 — дроссель 12 — тиристор 7 - 65 трансформатор 19 — дроссель 15 конденсатор 14 протекает полуволна колебательного тока, перезаряжающая конденсатор 13 коммутирукщей цепоч- ки 12, 13, Часть этого тока ответвляется через тиристор 23, дроссель 22 и конденсатор 21 ° Затем обратная полуволна колебательного То ка протекает по контуру диод 11 дроссель 12 — конденсатор 13 — .диод 8 — конденсатор 14 — дроссель 15 трансформатор 19, при этом часть этого тока ответвляется через конден сатор 2 1 — дроссель 2 2 — тиристор 24.

В дальнейшем при включении тиристоров 5 и 6 и затем диодов 9 и 10 процес с проте кает аналогично. Таким. . образом, ток тиристоров 4, 7 (5, 6) и ток встречно-параллельных диодов 8, 11 (9, 10) проходит через трансформатор. и выпрямитель, протекая через межэлектродный промежуток 20 в одном направлении.

За полный цикл работы тиристоров и диодов моста через межэлектродный.: зазор протекает пакет, состоящий из четырех униполярных импульсов. Такой пакет может быть повторен несколько раэ подряд, образуя общий униполярный импульс любой длительности. 3атем в работе инвертора следует пауза, определяющая требуемую скважность пакетов импульсного тока, протекающего через межэлектродный промежуток. Для этого снимаются управлякщие импульсы со всех тиристоров источника питания.

Для регулирования напряжения на межэлектродном зазоре при изменениях сопротивления нагрузки при необходимости .обработки деталей, имеющих разное сопротивление нагрузки, а. также при необходимости стабилизации напряжения на нагрузке введен последовательный резонансный LC-контур 21, 22, включенный через встречно-параллельные тиристоры 23 и 24, которые открыты во время работы моста. В результате этого контур оказывается присоединенным параллельно межэлектродному промежутку. Ток ин- ° вертора, который мало зависит от эквивалентного сопротивления, включенного в нагрузочную цепь, разветвляется между- резонансным LC-контуром 21, 22 и межэлектродным зазором обратно пропорционально их эквивалентным сопротивлениям.

При небольшом изменении частоты управления эквивалентное сопротивление (-С-контура резко меняется. При резон ансе оно близ ко к нулю, а при расстройке резонанса быстро увеличивается. Поэтому при холостом ходе частота устанавливается таким образом, что эквивалентное сопротивление

1072206 резонансного контура имеет величину, пРотекания тока через нагрузку. При при которой напряжение на межэлект- образовании паузы между пакетами имродном зазоре с большим сопротивле- пульсов, когда снимаются управляюнием равно номинальному, а при наи- шие импульсы со всех тиристоров инбольшей нагрузке частота устанавли- вертора, подается отпирающий импульс в ается такой, при которой эквивалент- на тиристор 27. Тогда постоянный

5 ное сопротивление резонансного кон- ток, протеканнций через дроссель 2, тура имеет максимальное значение, устремляется через конденсатор 14 ток в него ответвляется небольшой и тиристор 27 минуя нагр я нагрузку, вклюи напряжение на нагрузке с малым со- ченную непосредственно или через противлением также имеет номинальное нагрузочный трансформатор. После

10 значение. При всех промежуточных окончания паузы, когда включаются сопротивлениях нагрузки путем регули- тиристоры инвертора, их ток потечет рования частоты напряжение на нагруэ- навстречу току, текущему через тириске может поддерживаться постоянным. тор 27, и он автоматически гаснет.

Диапазон регулирования частоты сос- 15 В результате тиристор 27 обеспечитавляет по я ка яет порядка 4%. вает получение бестоковой паузы мехсПроцесс стабилизации напряжения ду пакетами импульсов, что необходи легко автоматизируется путем сравне- мо при электроэрозионной и электрония выходного напряжения с опорным химической обработке металлов. ста илизированный источник постоянным напряжением, полученным, 20 Данный стабил тельное отклрнение выходного напря- электрохимич льсного напряжения для размерной например, на стабилитроне. Незначи- импульсного н ектрохимической и электроэрозионжения от номинального легко улавливается схемой сравнения и воздейсто ра отки по сравнению с извествует на элемент схемы управления, 25 вать напр ными источниками позволяет регулирорегулирующей частоту инвертора. вать напряжение на межэлектродном е о ра отки несмотря на изменение

KQoM9 того, стабилизация напряже- се обработк зазоре в широких пределах в процесния осуществляется не только при сопротивления, а также возможность изменении сопротивления нагрузки, стабилизировать его на любом уровно и при колебаниях напряжения в g0 не, что обеспечивает возможность

Питающей сети переменного тока. выбора оптимального течения процесАналогично работает источник, приведенный на фиг. 2. с а эл е ктроо бра бот ки .

Таким образом предлагаемое устто и ж

На фиг. 3 приведена схема, в ко- ройство может бы торо между точкой соединения раз- 35 честве мощн пу с ого источнижет ыть применено в каделительного конд .нсатора 14 с счестве мощного импульсного источниселем 15 включен тиристор 27 для с дрос- ка напряжения я эл и электроэрозионной обработки металтого, чтобы избежать во время паузы с

1072 206

Составитель И.йеребина

Редактор С. Пекарь Техред C. Ингун ва . Корректор И. Э ейи т . рде и

Заказ 141/49 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4