Источник питания преимущественно для электроэрозионной и электроэрозионнохимической обработки металлов

 

Изобретение относится к области обработки металлов электрическим разрядом, конкретнок импульсным источникам питания на основе авто- . номных инверторов Цель изобретения - повьшение производительности оборудования путем улучшения характеристик источника питания, которая достигается при использовании выходного трансформатора источника, включенного в мостовой автономный инвертор на тиристорах таким образом , что его обмотки, имеющие среднюю точку, работают на нагрузку (дуговой промежуток) параллельно, но развязаны по напряжению. Источник питания обеспечивает пробой межэлектродного промежутка при повьшенном напряжении, когда ток возникшей дуги протекает только по первичной обмотке выходного трансформатора, а вторичная обмотка отключена от нагрузки развязывания диодами. При снижении напряжения на дуге до рабочего режима включается вторичная обмотка т трансформатора, и ток в нагрузке при обработке равен сумме токов первичной и вторичной обмоток. 1 ил. i О) 1C 00 со ел Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1281352

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3927248/25-27 (22) 12,07,85 (46) 07.01.87. Бюл. № 1 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) С. M. Кацнельсон, В. А. Копейкин, Ю. В. Ознобкин, Н, А. Скрипко и А. Н. шмелев (53) 621.314,58:621.9.048.4.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 886219, кл. В 23 Н 1/02, 1979.

Кацнельсон С. M. Тиристорный инвертор со встречно-параллельными диодами и удвоением частоты. — Электричество 1971, № 1.

Авторское свидетельство СССР

¹ 916207, кл. Н 02 М 7/515, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 372628, кл. Н 02 M 7/515, 1970, (54) ИМПУЛЬСНИЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ И ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОХИМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к области обработки металлов электрическим (дц 4 В 23 Н 1/02, Н 02 М 7/515 разрядом, конкретно- к импульсным источникам питания на основе автономных инверторов. Цель изобретения — повышение производительности оборудования путем улучшения характеристик источника питания, которая достигается при использовании выходного трансформатора источника, включенного в мостовой автономный инвертор на тиристорах таким образом, что его обмотки, имеющие среднюю точку, работают на нагрузку (дуговой промежуток) параллельно, но развязаны по напряжению. Источник питания обеспечивает пробой межэлектродного промежутка при повышенном напряжении, когда ток возникшей дуги протекает только по первичной обмотке выходного трансформатора, а вторичная обмотка отключена от нагрузки развязывания диодами. При снижении напряжения на дуге до рабочего режима включается вторичная обмотка т трансформатора, и ток в нагрузке при обработке равен сумме токов первичной и вторичной обмоток. 1 ил.

1281352

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к автономным инверторам, и может быть применено в качестве источника импульсного униполярного напряжения для электроэрозионной и электроэрозионнохимической обработки или в иных процессах, использующих импульсные кратковременные электрические дуговые разряды.

Целью изобретения является повышение эффективности использования оборудования за счет улучшения весовых и энергетических характеристик источника питания.

При электроэрозионной обработке металлов в момент достижения импульсным напряжением источника питания определенной величины происходит электрический пробой жидкости с возникно20 вением плазменного канала разряда, выделением тепла и выбросом из лунки металла обрабатываемой детали. Поэтому наиболее эффективным будет комбинированный источник питания, выходные импульсы напряжения которого состоят из пакетов двух серий, генерируемых одновременно, при этом назначение па.кетов импульсов одной серии состоит в обеспечении пробоя жидкости Вслед за которым происходит снижение напряжения, а второй пакет при более низком напряжении и большей мощности исто -.зика должен поддерживать горение дуги в процессе обработки.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого источника питания.

Источник питания содержит входной дроссель 1 и конденсатор 2 фильтра, образующие входной LC-фильтр, подключенный к источнику постоянного тока, два инвержрных моста, состоящих из тиристоров 3,3 4,4 5,5

1 т 45

6 6, встречных диодов 7,7 8,8 и

9,9 10, 10, индуктивностей 11, 12 и коммутирующих конденсаторов 13, 14, инверторный трансформатор 15, диоды

I его вторичной обмотки 16, 17 и нагрузку 18, К выходным выводам источника питания может быть подключен последовательный контур, состоящий из дросселя 19 и конденсатора 20.

Импульсный источник питания работает следующим образом.

При включении тиристоров 3 в контуре, включающем элементы 3, 13, 11, 3 18 9 12, 14, 9 и первичную обмотку трансформатора 15, через нагрузку 18 начинает протекать полуволна колебагельного тока, перезаряжающего коммутирующие конденсаторы 13 и

14 с полярностью, указанной на чертеже, на противоположную до напряжения, выше напряжения на конденсаторе 2, Б результате чего в контуре, образованном элементами 18, 7, 11, 13, 7, 15, 5, 14, 12, 5, протекает обратная полуволна колебательного тока. Далее описанные процессы повторяются, формируя в нагрузке пакет униполярных импульсов тока. Рассмотренные процессы справедливы для режима, соответствующего большому сопротивлению нагрузки 18, когда выпрямительные диоды

16,.17 закрыты, потому что напряжение, приложенное к выпрямительным диодам 16, 17 со стороны вторичной обмотки трансформатора 15, выбирается ниже напряжения со стороны первичной обмотки, имеющего место при большом сопротивлении нагрузки.

Через некоторое время после начала воздействия импульса повышенного напряжения происходит пробой диэлектрика или электролита., при котором сопротивление межэлектродного зазора как нагрузки источника питания резко падает и загорается электрическая дуга, 1

Б момент скачкообразного увеличения проводимости нагрузки 18 открываются выпрямительные диоды 16 и 17, обеспечивая питание электрической дуги током, проходящим через выходной трансформатор 15, После завершения пакета импульсов следует пауза, после чего описанные пропессы повторяются, Таким образом, к нагрузке 18 до пробоя прикладывается повышенное напряжение, появляющееся в контуре 2, 15, 3, 13, 11, 3, 8, а низкое напряжение, возникающее в контуре 15, 16, 17, 18, запирает выпрямительные диоды 16 (17). Затем происходит пробой межэлектродного промежутка 18 и загорается дуга, С этого момента горящую дугу поддерживает ток, проходяший через трансформатор 15 {его вторичную полуобмотку), нагрузку 18, диод 17. После того, как конденсаторы 13 и 14 перезарядятся до напряжения, выше напряжения на фильтровом конденсаторе 2, начинается об1281352 ратный колебательный процесс ° Ток

f протекает по цепи: тиристоры 5,5 инверторного моста, коммутирующие конденсатор 14 и индуктивность 12, нагрузку 18, диоды 7,7 инверторно- 5

ro моста, коммутирующие конденсатор

13 и индуктивность ll, первичную обмотку трансформатора 15. На нагрузке 18 опять появляется повышенное напряжение, достаточное для за10 жигания дуги, которую подхватывает ток, усиленный трансформатором 15 и протекающий по цепи: вторичная полуобмотка трансформатора 15, диод

16, нагрузка 18,.Через нагрузку протекает суммарный ток двух. контуров, включающий элементы 3, 13, 11, 3, 8, 9, 12, 14, 9, 15 и 15, lб (17), 18.

Таким образом, источник генерирует одновременно два пакета импульсов напряжения и тока, которые подводятся параллельно к межэлектродному зазору (нагрузке 18), но один пакет им- 25 пульсов тока подводится..к нагрузке при любом сопротивлении, а второй— только при снижении сопротивления нагрузки и напряжения на ней. При этом амплитуда токов второго пакета им- 30 пульсов в 3-4 раза вьппе, чем амплитуда токов первого пакета импульсов.

Такая система двухпакетной серии импульсов обеспечивает зажигание и го-. рение дуги при больших сопротивлениях межэлектродного промежутка, при этом ток, текущий через межэлектродный промежуток, в 3-4 раза меньше, чем ток второй серии импульсов. Когда идет электроэрозионная или электро- 40 эрозионнохимическая обработка больших площадей, то напряжение на дуге падает ниже 30-40 В, автоматически включается вторая серия импульсов,. которая увеличивает ток в 3-4 раза, 45 что обеспечивает увеличение скорости обработки и повышение производительности труда.

При работе источника питания на 50 холостом ходу или около него предлагаемая схема благодаря наличию выпрямительных диодов lб и 17 представляет собой инвертор с нагрузкой, включенной в цепь тока инверторных мостов по бестрансформаторной схеме. При этом напряжение импульсов велико и составляет обычно 0,7 U где Ug— входное напряжение.

Для обеспечения нормальной работы источника питания в режимах, близких к холостому ходу, параллельно нагрузке может быть присоединен последовательный контур, содержащий дроссель

19 и конденсатор 20. Элементы 18-20 являющиеся нагрузкой резонансного инвертора, при увеличении сопротивления нагрузки 18 всегда обеспечивают колебательный режим в инверторных контурах. Причем, при полном разрыве цепи 18 (холостой ход) за счет постепенного заряда конденсатора 20 однополярным выходными импульсами тока до величины входного напряжения ток в инверторе снижается до нуля за счет компенсации питающего напряжения на конденса"горе 20.

Поскольку в предлагаемой схеме выходной трансформатор питает нагрузку только на стадии горения электрической дуги при низком напряжении отпадает необходимость завышать установленную мощность выходного трансформатора, когда выбирают его номинальное напряжение, исходя из требований пробоя межэлектродного промежутка, а ток - по условию обеспечения требуемой энергии дуги.

Как известно, для электроэрозионнохимической обработки предпробойное напряжение равно 120 В, а напряжение горения дуги примерно 40 В. На-. пример, если необходимый ток дуги равен 1000 А, то установленная импульсная мощность трансформатора источника должна составлять 120 кВт и трансформатор должен был иметь номинальное напряжение выше напряжения горения дуги. Для рассматриваемого источника мощность трансформатора равна 40 кВт. Поэтому предлагаемая схема источника позволяет иметь, например, трехкратное снижение установленной мощности или возможность трехкратного увеличения импульсного тока для увеличения площади обработки, т.е. увеличения производительности.

Формула изобретения

Импульсный источник питания преимущественно для электроэрозионной и электроэрозионнохимической обработки металлов, содержащий инверторы, выполненные на параллельно соединен.ных первых группах тиристоров и - иодов, включенных по мостовои схеме с последовательными LC-контурами

12а1352

Составитель В. Ткаченко

Редактор В. Иванова Техред Н.Глущенко Корректор С. Черни

Заказ 7193/9

Тираж 9?2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 диагоналях мостов, и подключенной к анодам тиристоров и катодам диодов первых групп первичной обмоткой выходного Трансформатора, средняя точка которой через дроссель входного 5 фильтра подключена к положительному полюсу постоянного напряжения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения эффективности использования оборудования путем улучшения весовых и энергетических показателей источника питания, в выходной трансформатор введена вторичная обмотка со средней точкой, к которой подключены катоды второй группы тиристоров инверторов, образующие первый вывод выхода источника питания, а крайние выводы -вторичной обмотки выходного трансформатора через дополнительные диоды соединены с анодами второй группы диодов, подключенных к отрицательному полюсу постоянного напряжения, образующих второй вывод выхода источника питания.