Устройство для управления коммутатором трехфазного источника напряжения для электрохимических установок

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОММУТАТОРОМ ТРЕХФАЗНОГО ИСТОЧНИКА НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК, содержащее трехфазный синхронизатор, выходы которого соединены в каждой фазе через соответствующие дифференцирующие элементы с входами первого сумматора и через соответствующие формирователи прямоугольных импульсов - с первыми входами двухвходовых элементов И, вторае входы двухвходовых элементов И соединены с выходом блока совпаде-. нив, а выходы через блок памяти. Р .усилителями-формирователями, выходы которых предназначены для соединения с входами коммутатора, один из входов блока совпадения соединен с задатчиком тока, а другой вход через блок задержки и формирователь длительности импульсов - с,выходом первого сумматора, причем казвдый формирователь прямоугольных импульсов состоит из трехвходового элемента И, двух элементов И-НЕ и инвертора , первые входы трехвходового элемента И и двух элементов И-НЕ соединены с соотв ствующим выходом синхронизатора с другими выходами которого соединены вторые входы элементов И-НЕ второй и третий входы трехвходового элемента И соединены с выходами элементов И-НЕ, третий вход одного элемента И-НЕ соединен о входом инвертора, а третий вход другого элемента И-НЕ соединен с выходом инвертора , вход которого соединен с выхр« дом блока задержки, отличающ е е с я тем, что, с целью расши (Л рения технологических возможностей источника напряжения, оно снабжено с вторлм сумматором, триггером, генератором запускающих импульсов, трехвходовыми . элементами И, причем выходы блока памяти через второй сумматор соединены со счетным входом о триггера, вход сброса которого сое; динен с выходом формирователя длительUD ности импульсов, а выходы соединены ю з: с первым входами трехвходовых элементов И, вторые входы трехвходового элемента И соединены с выходом гене ратора запускающих импульсов, а : третьи входы - с выходами соответст;вующих формирователей прямоугольных и пyльcoв, а выходы трехвходовых элементов И соединены с входами усилите лей-формирователей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(5)) Н 02 Р 13 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3544441/24-07 (22) 17.01.83 (46) 15.05.84. Бюл 9 18 (72) С.Ф.Золотых, В.С.Сальников, В.М.Степанов и В.Г.Шляков (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти- . тут (53) 631.316.727 (088.8) (56) 1. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей ма- шин. N., Машиностроение, 1976, с.165-167.

2. Авторское свидетельство СССР

9 921030, кл. Н 02 P 13/16, 1982 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

КОММУТАТОРОМ ТРЕХФАЗНОГО ИСТОЧНИКА

НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ

УСТАНОВОК, содержащее трехфазный синхронизатор, выходы которого соединены в каждой фазе через соответствующие дифференцирующие элементы с входами первого сумматора и через соответствующие формирователи прямоугольных импульсов — с первыми входами двухвходовых элементов И, вторые входы двухвходовых элементов И соединены с выходом блока совпадения, а выходы через блок памяти.с,усилителями-формирователями, выходы которых предназначены для соединения с входами коммутатора, один из входов блока совпадения соединен с задатчиком тока, а другой вход через блок задержки и формирователь, длительности импульсов - с,выходом первого сумматора, причем каждый формирователь прямоугольных импульсов состоит из трехвходового элемента И, двух элементов И-НЕ и инвертора, первые входы трехвходового элемента И и двух элементов И-НЕ соединены с соответствующим выходом синхронизатора с другими выходами которого соединены вторые входы элементов

И-НЕ второй и третий входы трехвходового элемента И соединены с выходами элементов И-НЕ, третий вход одного элемента И-НЕ соединен с входом инвертора, а третий вход другого эле мента И-HE соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выхо дом блока задержки, о т л и ч а ю - Q щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей источника напряжения, оно снабжено вторым сумматором, триггером, гене- (, ратором запускающих импульсов, трехвходовыми. элементами И, причем вы- Я ходы блока памяти через второй сум-. матор соединены со счетным входом триггера, вход сброса которого соединен с вйходом формирователя длительности импульсов, а выходы соединены с первыми входами трехвходовых эле- ментов И, вторые входы трехвходовогЬ элемента И соединены с, выходом генератора запускающих импульсов, а третьи входы — c ..выходами соответст»

; вующих формирователей прямоугольных импульсов, а выходы трехвходовых элементов И соединены с входами усилителей-формирователей.

1092б93

Изобретение относится к эле,<тротехнике, может быть использовано для источников технологического напряжения электрохимических установок.

Известно устройство для управления импульсным источником напря5 жеиия, содержащее блок выделения синхроимпульсов, формирователь длительности импульсов, формирователь длительности паузы, элементы памяти, логические ячейки и усилители (1).

Устройство имеет малый диапазон регулирования выходного напряжения, в результате отсутствия возможности осуществления в них временно- 15

ro сдвига последовательности управляющих импульсов на величину большую периода их следования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст-20 ройство для управления коммутатором трехфазного источника напряжения для электрохимических установок, содержащее трехфазный синхронизатор, включенных в виде пофазно выполненных нуль-органов, выходы которого соединены через пофазно включенные дифференцирующие элементы с входами суммирующего блока и одновременно через блоки преобразования синхроимпульсов, количество которых соответствует числу фаз, к одним входам фазных элементов И, выходы которых подсоединены через последовательно соединенные блок памяти и фазные усилители формирователи к входам управ- З5 ляемого коммутатора, а другие входы всех трехфазных элементов И подсоединены к выходу элемента совпадения, один вход которого соединен с клеммой для включения источника техноло- 40 гического тока, а второй вход через блок задержки и формирователь длительности импульсов — с выходом суммирующего блока. Причем кахсцый блок преобразования сннхроимпульсов 45 выполнен на элементе И, двух элементах И-НЕ и инверторе, первые входы всех трех элементов подсоединены к одной из фаз, вторые входы элементов

И-НЕ подсоединены соответственно к

50 входу и выходу инвертора, вход которого одновременно соединен с выходом линии задержки, третьи входы элементов И-HE подсоединены к двум другим фазам, а выходы элементов И-НЕ связаны соответственно с вторым и треть 55 им входами элемента И, выход которого соединен с входом соответствующего фазнаго элемента И (2).

Однако для процесса точного высокопроизводительного электрохимичес- 60 кого формообразования необходимо изменять в широких пределах такие параметры технологического напряжения, как амплитуда и частота следования импульсов. Причем на начальном этапе 65 обработки технологическое напряжение должно быть максимальным, Так как нагрузка источника питания на этом этапе незначительна, то источник питания работает в режиме, близком к режиму холостого хода, для которого существует критический угол регулирования д.qp равный 4.0-50О, так то при о(< Й р регулирование невозожно, так как для получения максимального технологического напряжения

1 необходимы незначительные по величине углы регулирования, то регулирование в этой области напряжения в известном устройстве представляет определенные трудности. Избежать их позволяет увеличение длительности управляющих импульсов до величины не менее 3 мс. Причем, в целях уменьшения мощности управления нет необходимости иметь постоянно такую длительность управляющих импульсов, а желательно было бы уменьшать ее по мере увеличения нагрузки источника питания и уменьшения технологического напряжения, что необходимо для заключительной стадии обработки. Получение такой величины импульсов управления и ее адаптация к процессу обработки в известном устройстве не представляется возможным. Частота следования импульсов управления управляемого коммутатора, а следовательно, и импульсов технологического напряжения в известном устройстве постоянна .и равна 150 Гц. Изменять ее можно только с помощью сложной перекоммутации в блоке памяти, что уменьшает надежность и стабильность работы ис— точника питания. Таким образом, вследствие отсутствия регулирования амплитуды импульсов технологического напряжения в области малых cL в режиме холостого хода и трудности изменения частоты их следования, известное устройство обладает. малыми технологическими возможностями, что ограничивает область его применения, Цель изобретения — расширение технологических возможностей источника напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления коммутатором трехфазного источника напряжения для электрохимических установок, содержащее трехфазный синхронизатор, выходы которого соединены в каждой фазе через соответствующйе дифференцирующие элементы с входами первого сумматора и через соответствующие форьырователи прямоугольных импульсов — с первыми входами двухвходовых элементов И, вторые входы двухвходовых элементов И соединены с выходом блока совпадения, а выходы через блок памяти — с усилителями-формирователями, выходы кото1092693 рых предназначены для соединения с входами коммутатора, один из входов блока совпадения соединен с задатчиком тока, а другой вход через блок задержки и формирователь длительности импульсов - с выходом первого сумматора, причем каждый формирователь прямоугольных импульсов состоит из трехвходового элемента

И, двух элементов И-НЕ и инвертора, первые входы трехвходового элемента l0

И и двух элементов И-НЕ соединены

d соответствующим входом синхронизатора с другими выходами которого соединены вторые входы элементов

И-НЕ, второй и третий входы трех- 15 входового элемента И соединены с выходами элементов И-НЕ, третий вход одного элемента И-НЕ соединен с вхо цом инвертора, а третий вход другого элемента И-НЕ соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом блока задержки, снабжено вторым сумматором, триггером, трехнходовыми элементами И и генератором запускающих импульсов, причем выходы блока памяти через второй сумматор соединены со счетным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом формирователя длительности импульсов, а выходы соединены с первыми входами трехнходовых элементов И, вторые входы трехвходового элемента И соединены с выходом генератора запускающих импульсов, а третьи входы - с выходами соответствующих формирователей прямоугольных импульсов, а выходы трехнходовых элементов И соединены с входами усилителей-формирователей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — 4Q временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для управления коммутатором трехфазного источника напряжения содержит трехфазный синхрониза- 45 тор 1, полупроводниковый коммутатор 2, выходы которого подсоединены к трехфазному нентильному трансфор- . матору 3. Три выхода синхронизатора 1 подсоединены через дифференцирующие элементы 4-6 и первый сумматор 7 к формирователю длительности импульсов 8, который также как и синхронизатор 1 подключен к трем

Формирователям прямоугольных импульсон 9-11. В каждом из этих блоков одна из фаэ синхронизатора 1 подключена к входу трехнходоного элемента

И 12 и одновременно к первым входам трехнходоных элементов И-НЕ 13 и 14.

K оставшимся двум входам одного 60 из элементов И-НЕ 13 подключены опережающая фаза синхронизатора 1 и выход формирователя длительности импульсов 8, а к оставшимся входам другого элемента И-HE 14 — отстаю- бу щая фаза и через иннертор 15 — выход формирователя длительности импульсов 8. Выходы элементов И-НЕ

13 и 14 подключены к оставшимся двум входам элемента И 12. Выходы блоков 9-11 подключены к первым входам двухвходовых элементов И 16-18.

Ко вторым входам элементов И

16-18 подсоединен через блок задержки 19 и элемент совпадения 20 выход формирователя длительности импульсов 8 . Выходы элементов И 16 — 18 через блок памяти 21 и через второй сумматор 22 подключены к счетному входу триггера 23, вход сброса которого соединен с выходом формирователя длительности импульсов 8.

Выход триггера 23 подключен к одному из входов трех элементов И 24-26 кажцый из других их входов соединен с генератором запускающих импульсов 27 и соответствующим выходом формирователя прямоугольных импульсов

8, 10 и 11, а выходы элементов

И 24-26 подключены через усилителиформирователи 28-30 ко входам управления полупроводникового коммута,тора 2.

На фиг. 2 показаны прямоугольные синхроимпульсы длительностью

180 эл.град. на выходе синхронизатора 1 — U +, U „, U импульсы напряжения на выходе вентильного трансформатора 3 — U, последовательность управляющих.имйульсон U, выходные импульсы длительностью формирователей длительности импульсов Ue, прямоугольные синхроимпульсы на выходе формирователей прямоугольных импульсов 9-11 длительностью

120 эл. град. — Uq, U„, U„„ выходные импульсы блока задержки 19

U„» команда на включение технологического тока П г, выходные импульсы триггера 23 — U„, упранляющие импульсы U >«U;< г U><

Устройство работает следующим образом.

При подаче н устройство трехфаэногo напряжения на выходах синхронизатора 1 формируются прямоугольные синхроимпульсы U.14 U.|з, U 1c длительностью 180 эл. град. Пройдя через дифференцирующие цепочки 4-6 и первый сумматор 7, синхроимпульсы преобразуются н последонат.»п ность управляющих импуль;ов Б„ малой длительности со сдвигом 120 эл.град. и с периодом следования Т, которал преобразуется формирователем длительHocтп импульсон 8 н импульсы длительностью

Формирователи прямоугольных импу»ьсон 9-11 осуществляют уменьшение длитель еГОс ти OHn õpÎèìï ./ëü oB П, д

U., до величины 120 эл.град. путем укорачивания и> со стороны переднего и заднего фронтон н за,1092693 висимости от величины т, которая определяет фазу новых синхроимпульсов 09 p U

Импульсы 0> поступают также на 5 блок задержки 19, где по их заднему фронту формируются и сдвигаются на величину С относительно U . Импульсы малой длительности U q9 поступают на элемент совпадения ЯО. 10

Величина В определяет угол регулирования тиристоров полупроводникового коммутатора 2.

При подаче команды на включение технологического тока U q управляю- 15 щие импульсы 0 поступают на . входы элементов И 16-18 и при наличии, импульсов разрешения 09, U ïðîõîäÿò на блок памяти 21, С вйхода блока памяти 21 управляющие импульсы через второй сумматор 22 поступают на счетный вход триггера

2Д, на вход сброса которого поступают импульсы 0<. Причем сброс триггера 23 осуществляется по заднему фронту импульсов 0з °

Таким образом, триггер 23 вырабатывает последовательность импульсоа U длительностью

И 1 2 30

При допущении, что i> =2 c„âûражение (1) принимает вид

=T —— о

2w (2)

При наличии разрешающих синхроимпульсов 0, 0, 0 „импульсы 0 модулированные частотой генератора запускакнцих .импульсов .27, проходят через элементы И 24-26 на усилителиформирователи 28-30 и далее на соответствующие входы полупроводникового коммутатора 2. Это обеспечивает появление импульсов напряжения U

3 определенной длительности на выходе вентильного трансформатора с выпря- 45 мительным блоком 3 °

Причем, длительность управляющих импУльсов 0, 02 и 02 изменяется в зависимости от угла управления oL„, что вытекает из выражения (2) °

Для формирования импульсов технологического напряжения с частотой следования равной 75 Гц в предлагаемом устройстве достаточно на входе блока памяти поменять местами фазные концы двух любых элементов

И 16-18. При этом в блоке памяти, организованном, например, по принципу регистра сдвига, происходит исключение через один импульсов

И, что соответствует частоте их следования равной 75 Гц.

Таким образом, увеличение длительности управляющих импульсов и ее адаптация к величине угла регулирования тиристоров позволяет работать источнику питания в области максимальных технологических напряжений при режиме холостого хо-да. Это и возможность изменения частоты следования технологических импульсов позволяет расширить технологические воэможности и область применения источников питания для размерной электрохимической обработки. Таким образом, предлагаемое устройство управления обладает большими технологическими возможностями по сравнению с прототипом, что выражается в увеличении максимального напряжения источника питания.

Это позволяет сократить время обработки на 50%. Базовая система управления позволяет получить длительности управляющих импульсов величиной 0,15-0,20 мс, что недостаточно для обеспечения работы источника питания в области малых углов регулирования тиристоров полупроводникового коммутатора при режимах близких к холостому ходу. Это существенно сказывается на величине максимального напряжения источника питания и, следовательно, на производительности обработки с его использованием. Использование данного устройства по сравнению с базовым позволяет значительно увеличить максимальное напряжение источника питания, вследствие расширения длительности управляющих импульсов до величины 6,7 мс при угле регулирования тирнсторов близком к 0 эл.град., что, в свою очередь, приводит к сокращению времени обработки.

1092693

1092693

Составитель Н.Савинова

Редактор Т.Парфенова Техред С.Мйгунова

Корректор A,Äçÿòêî

Заказ 327 3/4 2 Тираж 667

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Оу

An

I !

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4