Генератор импульсов тока для питания электроэрозионных станков

 

Изобретение может быть использовано в качестве источника импульсного технологического тока для питания электроэрозионных (ЭЭ) станков. Цель изобретения - повышение производительности процесса ЭЭ обработки путем поддержания напряжения поджига близким к максимально возможному при любых значениях предпробойного сопротивления ЭЭ промежутка - достигается введением в генератор импульсов тока для питания ЭЭ станков элемента ИЛИ 16, формирователей 20, 24 прямоугольных импульсов, генератора 17 поисковых импульсов, фильтра 21, однополупериодного выпрямителя 23, дифференциатора 22, триггера 25 со счетным входом, элементов И 18, 19, реверсивного счетчика 26 дешифратора 27, управляющего ключа 15 и переключающих ключей 7-9. Первичная обмотка насыщающего дросселя 12 имеет промежуточные отводы, число которых равно числу переключающих ключей. Генератор содержит также мостовой инвертор с конденсаторной коммутацией, диоды 10, 11, источник питания. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<511 4 В 23 Н 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А 8TOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4361292/24-21 (22) 08.01.88 (46) 07.09.89. № 33 (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина и Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добыче нефти Всесоюзного научно-производственного объединения

«Потенциал» (72) А. Н. Борисенко, М. Н. Горбачев, В. Н. Губаревич, Д. A. Фесенко и В. Ф. Чернай (53) 62!.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 370001, кл. В 23 P 1/02, 1973.

Баженов С. H. Клепиков В. Б., Чернай В. Ф. К выбору коэффициента трансформации в устройстве поджигающих импульсов.— Электрофизические и электрохим ические методы обработки. вып. 5. 1985, с. 13 — 16. (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЬ1Х

СТАНКОВ

ÄÄSUÄÄ 1505696 д 1

2 (57) Изобретение может быть использовано в качестве источника импульсного технологического тока для питания электроэрозионных (ЭЭ) станков. Цель изобретения — повышение производительности процесса ЭЭ обработки путем поддержания напряжения поджига близким к максимально возможному при любых значениях предпробойного сопротивления ЭЭ промежутка— достигается введением в генератор импульсов тока для питания ЭЭ станков элемента ИЛИ 16, формирователей 20, 24 прямоугольных импульсов, генератора 17 поисковых импульсов, фильтра 21, однополупериодного выпрямителя 23, дифференциатора 22 триггера 25 со счетным входом, элемнентов И 18, 19 реверсивного счетчика 26, дешифратора 27, управляющего ключа 15 и переключающих ключей 7 — 9. Первичная обмотка насыщающего дросселя 12 имеет промежуточные отводы, число которых равно числу переключающих ключей. Генератор содержит также мостовой инвертор с конденсаторной коммутацией, диоды 10, 11, источник питания. I ил.

1505696

Изобретение относится к электроэрозионной обработке металлов и может быть использовано в качестве источника импульсного технологического тока для питания электроэрозионных станков.

Цель изобретения — повышение производительности процесса электроэрозионной обработки путем поддержания напряжения поджига близким и максимально возможному при любых значениях предпробойного сопротивления электроэрозионного промежутка.

5 !

На чертеже представлена схема генератора импульсов тока питания электроэрозионных станков. !5

Генератор содержит первый 1 и второй 2 тиристоры, аноды которых через дроссель 3 соединены с положительным полюсом источника питания, катод первого тиристора 1 соединен с анодом третьего тиристора 4 и первой обкладкой накопительного кон- 20 денсатора 5, вторая обкладка конденсатора 5 подключена к катоду второго тиристора 2 и аноду четвертого тиристора 6.

Катоды тиристоров 4 и 6 соединены между собой, с вторыми выходными зажимами переключающих ключей 7 — 9, с анодом диода 10 и с анодом диода 11. Катод диода 10 через певичную обмотку насыщающегося дросселя 12 связан со средней точкой источника питания. В качестве примера на схеме показано, что первичная обмотка 30 дросселя 12 имеет три промежуточных отвода, подключенных к первым выходным зажимам ключей 7 — 9. Катод второго диода 11 соединен с катодом третьего диода 13 и анодом электроэрозионного промежутка 14. Катод электроэрозионного промежутка 14 соединен с отрицательным полюсом источника питания и через вторичную обмотку насыщающегося дросселя 12 связан с анодом третьего диода 13 и первым выходом управляющего ключа 15. Управляющие электроды третьего 3 и четвертого 6 тиристоров подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ 16.

Генератор 17 IlOHcKQBblx импульсов подключен к первым входам первого 18 и второго 19 элементов И. Выход элемента ИЛИ 16 45 через первый формирователь 20 прямоугольных импульсов соединен с входом управляюгцего ключа 15, второй выход которого через последовательно соединенные фильтр 21 низкой частоты, дифференциатор 22, однополупериодный выпрямитель 23 и второй формирователь 24 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом триггера 25. Прямой и инверсный выходы триггера 25 подключены к вторым входам соответственно первого 18 и второго 19 элементов И. Выход элемента И 18 соединен с сум- 55 мирующим входом реверсивного счетчика 26, выход элемента И 19 подключен к вычитающему входу этого счетчика. Выходы послед4 него соединены с входами дешифратора 27, а выходы дешифратора 27 подключены к входам переключающих ключей 7 — 9.

Генератор работает следующим образом.

При подаче импульсов управления на управляющие электроды двух тиристоров, включенных в противоположные плечи мостового инвертора, например, тиристоров 1 и 6, последние отпираются и по цепи: дроссель 3 — тиристор 1 — накопительный конденсатор 5 — тиристор 6 — диод 10 — первичная обмотка насыщающегося дросселя 12 — средняя точка источника питания протекает ток, вызывающий появление на вторичной обмотке указанного дросселя импульса напряжения. Обмотки насыгцак>щегося дросселя 12 сфазированы таким образом, что положительный потенциал этого напряжения приложен к аноду диода 13 и первому выходному зажиму управляющего ключа 15, а отрицательный — к катоду электроэрозионного промежутка и отрицательному полюсу источника питания.

Поскольку число витков вторичной обмотки дросселя 12 больше числа витков его первичной обмотки, то даже при закрытых переключающих ключах 7 — 9, напряжение на вторичной обмотке повышенное и через диод 13 пробивает электроэрозионный промежуток 14, который в исходном состоянии ток не проводил. Благодаря пробою электроэрозионный промежуток 14 становится проводящим и теперь ток заряда накопительного конденсатора 5 протекает через диод 11 и промежуток 14 к отрицательному полюсу источника питания.

По мере заряда накопительного конденсатора 5 напряжение на нем растет, а ток падает и при совпадении этого напряжения с напряжением между накопительным полюсом и средней точкой источника питания ток заряда падает до нуля и тиристоры 1 и 6 закрываются. По окончании описанного процесса на первой обкладке накопительного конденсатора 5 положительный потенциал, а на второй — отрицательный, при этом импульс тока электроэрозионного промежутка 14 оканчивается.

При подаче импульсов управления на управляющие электроды тиристоров 4 и 2 последние отпираются и происходит перезаряд накопительного конденсатора 5. В этом случае при закрытых переключаюших ключах 7 — 9 ток протекает по цепи: дроссель 3— тиристор 2 — конденсатор 5 — тиристор 4— диод 10 — первичная обмотка насыщающегося дросселя 12 — средняя точка источника питания. Возникающий при этом импульс повышенного напряжения на вторичной обмотке дросселя 12 через диод 13 пробивает электроэрозионный промежуток 14, вследствие чего последний становится электропроводящим. Благодаря этому дальнейший перезаряд накопительного кон1505696 денсатора 4 происходит по цепи: дроссель 3 — тиристор 2 — конденсатор 5— тиристор 4 — диод 11 — электроэрозионный промежуток 14 — отрицательный полюс источника питания. По окончании перезаряда накопительного конденсатора 5 тиристоры 4 и 2 закрываются, и импульс тока через электроэрозионный промежуток 14 прекращается.

Таким образом, через электроэрозионный промежуток 14 прошло два импульса тока.

При повторной подаче импульсов управления на тиристоры 1 и 6 происходит перезаряд конденсатора 5, который на первой обкладке имеет отрицательный потенциал, а на второй обкладке — положительный.

Затем происходит пробой электроэрозионного промежутка 14 (т. е. его поджиг) и протекание через него третьего импульса тока, который оканчивается при запирании тиристоров 1 и 6. Далее импульсы управления подаются на тиристоры 4 и 2 и все описанные циклы инвертора повторяются.

В процессе работы генератора импульсы управления тиристоров поступают также на входы элемента ИЛИ 16, на выходе которого формируется импульс как во время действия импульса на его первом входе, так и во время действия импульса на его втором входе. Выходные импульсы этого элемента, нормированные по длительности и амплитуде с помощью первого формирователя 20 прямоугольных импульсов, поступают на вход управляющего ключа 15. Последний пропускает сигнал с первого выходного зажима на второй только во время действия на его входе импульса формирователя 20. В результате этого на фильтр 21 низкой частоты поступают импульсы, амплитуда которых равна амплитуде импульсов поджига, а на выходе фильтра постоянное по знаку напряжение, величина которого пропорциональна указанной амплитуде. При постоянстве коэффициента трансформации насыщающегося дросселя 12 и неизменности сопротивления электроэрозионного промежутка 14 на предпробойной стадии амплитуда импульсов поджига и, следовательно, выходное напряжение фильтра 21 низкой частоты постоянны и выходной сигнал дифференциатора 22 равен О. В случае изменения амплитуды напряжения на вторичной обмотке насыщающегося дросселя 12 выходное напряжение фильтра 21 изменяется и дифференциатор вырабатывает положительный или отрицательный сигнал в зависимости от знака приращения этого напряжения.

Импульсы генератора 17 поступают на первые входы первого 18 и второго 19 элементов И, из которых только один пропускает указанные импульсы на вход реверсивного счетчика 26 в зависимости от состояния триггера 25.

Предположим, что в начальный момент рассматриваемого промежутка времени григгер 25 находится в нулевом состоянии, а на выходах дешифратора 27 сигналы нулевые и переключающие ключи 7 — 9 закрыты. B этом случае открыт второй элемент

И 19, так как на его втором входе присутствует единичный сигнал инверсного выхода триггера 25, и импульсы генератора 17 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 26. По мере поступления этих импульсов число, записанное в этом счетчике, уменьшается и единичный сигнал появляется на выходе дешифратора 27 все меньшего разряда. При появлении такого сигнала, например, на верхнем (по схеме) выходе дешифратора 27 открывается переключающий ключ 9 и ток перезаряда накопительного конденсатора 5 в первый момент после отпирания тиристоров протекает не по-всей первичной обмотке насыщаюгцегося дросселя 12, а только по части ес витков, вследствие чего коэффициент трансформации этого дросселя возрастает и напряжение поджига изменяется, например растет. Рост напряжения поджига приводит к увеличению выходных сигналов управляющего ключа 15 и фильтра 21 низкой частоты и появлению на выходе дифференциатора 22 положительного сигнала. Последний не пропускается выпрямителем 23, вследствие чего второй формирователь 24 прямоугольных импульсов импульса не вырабатывает и триггер 25 остается в прежнем нулевом состоянии. Благодаря этому состояние элементов

И 18 и 19 сохраняется прежним, реверсивный счетчик 26 продолжает работать в режиме вычитания и записанное в него число уменьшается с приходом каждого импульса генератора 17. В связи с этим следующий единичный импульс дешнфратора 27 формируется на выходе его более младшего, чем в предыдущем случае, разряда, например, на среднем (по схеме) выходе.

Последнее приводит к запиранию третьего переключающего ключа 9 и отпиранию второго переключающего ключа 8. Первый ключ 7 остается в закрытом состоянии.

В результате отпирания ключа 8 число витков первичной обмотки дросселя 12, по которым протекает ток конденсатора 5, уменьшается, а коэффициент трансформации этого дросселя растет. В зависимости от величины предпробойного сопротивления электроэрозионного промежутка указанное увеличение коэффициента трансформации может привести или к росту, или к уменьшению напряжения поджига. При увеличении этого напряжения выходные сигналы управляющего ключа 5 и фильтра 21 низкой частоты возрастают и дифференциатор 22 формирует положительный сигнал, который не пропускается однополупериодным выпрямителем 23. В связи с этим второй формирователь 24 импульса не вырабатывает, 1505696

25

7 триггер 25 остается в нулевом состоянии и реверсивный счетчик 26 продолжает работа Fb в режиме вычитания. Следующим выходом дешифратора 27, на котором появляется единичный импульс, является выход более младшего разряда (нижний по схеме).

В результате этого отпирается ключ 7 и коэффициент трансформации дросселя 12 воз.растает.

В случае уменьшения напряжения поджига при увеличении коэффициента трансформации дросселя 12 выходные напряжения управляющего ключа 15 и фильтра 21 низкой частоты уменьшаются, на выходе дифференциатора 22 появляется отрицательный сигнал, который проходит через однополупериодный выпрямитель 23 на вход второго формирователя 24 прямоугольных импульсов. Последний вырабатывает импульс, переводящий триггер 25 в единичное состояние.

Вследствие этого второй элемент И 19 закрывается, первый элемент И 18 открывается, и импульсы с выхода генератора 17 поступают не на вычитающии, а на суммирующий вход реверсивного счетчика 26. С приходом каждого импульса на этот вход код в счетчике увеличивается и единичные импульсы появляются на выходах все более старших разрядов дешифратора 27. Если до перехода триггера 25 в единичное состояние единичный импульс находился на нижнем (по схеме) выходе дешифратора 27, то после перехода триггера в это состояние импульс появляется на среднем (по схеме) выходе этого дешифратора. Благодаря этому первый переключающий ключ 7 закрывается, второй ключ 8 открывается, число витков первичной обмотки насыщающегося дросселя 12, на котором протекает ток конденсатора 5, увеличивается, а коэффициент трансформации насыщающегося дросселя 12 падает. Последнее приводит к увеличению напряжения поджига, повышению амплитуды выходных импульсов управляющего ключа 15, возрастанию напряжения на выходе фильтра 21 низкой частоты и появлению положительного сигнала на выходе дифф ере нциатора 22, котоый через выпрямитель 23 на вход формирователя 24 не проходит. В связи с этим триггер 25 остается в единичном состоянии, а реверсивный счетчик 26 продолжает работать в режиме сложения. Далее единичный импульс появляется на верхнем (по схеме) выходе дешифратора 27, второй переключающий ключ 8 закрывается, третий переключающий ключ 9 открывается, и коэффициент трансформации дросселя 12 уменьшается. Если последнее приводит к дальнейшему росту напряжения поджига на электроэрозионном промежутке, то состояние триггера 25 и режим работы реверсивного счетчика 26 сохраняются, и коэффициент трансформации насыщающегося дрос30

55 селя 12 продолжает уменьшаться. Как только уменьшение коэффициента трансформации приводит к уменьшению напряжения поджига, на счетный вход триггера 25 поступает импульс, устанавливающий его в чулевое состояние и переводящий реверсивный счетчик 26 в режим вычитания. Благодаря этому коэффициент трансформации насыщающегося дросселя 12 увеличивается за счет коммутации его первичной обмотки с помощью переключающих ключей. Если последнее приводит к росту напряжения поджига, то коэффициент трансформации увеличивается и далее, а если к уменьшению напряжения поджига, то коэффициент трансформации уменьшается.

Формула изобретения

Генератор импульсов тока для питания электроэрозионных станков, содержащий мостовой инвертор с конденсаторной коммутацией, аноды первого и второго тиристоров которого через дроссель связаны с положительным полюсом источника питания, а катоды третьего и четвертого тиристоров инвертора подключены к анодам первого и второго диодов, катод первого диода через первичную обмотку дросселя связан со средней точкой источника питания, катод второго диода соединен с анодом эрозионного промежутка и катодом третьего диода, анод которого через вторичную обмотку насыщающегося дросселя подключен к катоду эрозионного промежутка и к отрицательному полюсу источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса электроэрозионной обработки, в него введены элемент

ИЛИ, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, генератор поисковых импульсов, фильтр, однополупериодный выпрямитель, дифференциатор, триггер со счетным входом, первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, дешифратор, управляющий ключ и переключающие ключи, а первичная обмотка насыщающегося дросселя выполнена с промежуточными отводами, число которых равно числу переключающих ключей, управляющие электроды катодной группы тиристоров инвертора подключены к к входам элемента ИЛИ, выход которого через первый формирователь прямоугольных импульсов связан с первым выходом управляющего ключа, генератор поисковых импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вход управляющего ключа соединен с анодом третьего диода, а второй выходной зажим ключа через последовательно соединенные фильтр, дифференциатор, однополупериодный выпрямитель и второй формирователь прямоугольных импульсов соединен со счетным входом триггера, прямой и инверсный выходы триггера подключены к вторым входам соответственно перво!

505696

9

ro и второго элементов И, выход первого, элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а выход второго элемента И вЂ” с вычитающим входом счетчика выходы счетч ика подключены к входам дешифратора, а выходы дешифратора — к входа м ком мутируюmHx ключей, первые выходы которых соединены с отводами пер вн ч ной обмотки насыщающегося дросселя, вторые выходы коммутирующих ключей подключены к анодам первого и второго диодов.

Со ст а в ител ь Л. С и м он о за

Редактор О. Головая Техред И. Верес Корректор Т. Малец

Заказ 5360/1 3 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101