Устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки постоянного тока

 

Союэ Советских

Социалистических республик опислни

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (11): 598274

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву—

2 (51) М. Кл.

Н 05 В 7/18

Н 05 Н 1/24

Q 05 T 3/06 (22) Заявлено16.06.76 (21) 2372770/24-07.с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано15.03.78. Бюллетень №1 (4б) Дата опубликования описания,:21.02.78

Гасударствеина и ааиатет

Совета Маиеетреа СССР

h0 делан взабретений в атхрытий (53) УДК 621.365. .22 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. С. Кюрегян и О. А. Пonoa (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА И ПИТАНИЯ

ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ УСТАНОВКИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к устройствам силовой электропреобразовательной техники, питаюшим потребители с .характерной дуговой нагрузкой, и может быть использовано во всех областях техники и технологии, где применяются плазмотроны или другие электродуговые аппараты.

Известно устройство для питания и запуска плазменно-дуговой установки, состояmee из двух отдельных функциональных блоков, которые могут функционировать независимо друг от друга, собственно, преобразователя силового электропитания,,имеющего крутопадаюшую выходную:вольтамперную, .характеристику, и блока поджига-осциллятора, осушествляюшего запуск дуго-плазменного аппарата посредством электрического пробоя его межэлектродного цромежутка P) . Функциональная обособленность этих блоков предопределяет следуюшие иедостат20 ки этого устройства:

-наличие в каждом иэ .блоков своих органов коммутации и управления увеличивает габариты устройства и усложняет управле25 ние им;

- необходимость синхронизации работы этих блоков по времени при включении системы, либо немедленном возобновлении ее работы после срыва дуги обычно требует вве-дения дополнительньпс элементов обратной связи (по току и напряжению дуги) и вре» менных задержек, воэдействуюших на органы управления блоков, что также связано с увеличением габаритов, массы и усложнением устройства;

- наличие дополнительных органов и элементов j no пп. 1 и 2.снижают его эксидуатационные свойства — надежность, КПД и ресурс.

Известно также устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки постоянного тока, содержашее индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, выполненный в виде. построенных в резонанс на частоте питакошей сети реактивных элементов-дросселя и конденсаторной батареи, выход которого подключен через выпрямитель и межэлектродному промежутку, и осциллятор, выполненный в виде трансформатора, вторичная обмот598274

3 ка которого включена последовательно с межэлектродным промежутком f2)

В этом устройстве необходим промежуточный трансформатор, который помимо согласования нагрузки, выполняет функции ограничения режима холостого хода. Для это го er о магнитопровод изготавливается из дорогих и дефицитных специальных магнитных материалов, обладающих прямоугольной петлей гистерезиса.

»О

Режим холостого хода, как один из рабочих режимов дуговых нагрузок, является для индуктивно-емкостного преобразователя ИЕП аварийным, поэтому указанные уст-

15 ройства принцициально не могут работать без промежуточного трансформатора, даже когда не требуется согласования нагрузки.

В этом последнем случае сам трансформатор, рассчитанный на транзит ьеей мошности дуговой нагрузки, функционирует только кратковременно, и в остальное время на рабочем режиме силового питания оказы: вается функционально неиспользуемым, балластным, что обуславливает лишь дополнительные потери и нереализованный резерв уменьшения габаритов и массы устройства.

Кроме того, необходимость в дополнительных органах коммутации и управления, а также в элементах обратной связи 1и временных задержек к этим устройствам, как и к упомянутым выше их, приводит к усложнению устройства и управления им, ухудшению габаритных показателей и снижению надежности. 35

С целью упрощения устройства и повышения его надежности в-предлагаемом устройстве первичная обмотка трансформатора осциллятора включена последовательно с одним из реактивных элементов преобразователя.

Такое включение первичной обмотки тран-. сформатора обеспечивает ограничение; экстРР- токов и перенапряжений в режиме холостого хода с одновременным запуском системы и последующее автоматическое снятие 45 . этого ограничения за счет резкого уменьшения индуктивного сопротивления первичной обмотки от подмагничивающего действия постоянного тока дуги и от уменьшения сопротивления нагрузки во вторичной цепи; 50 оно кроме того, обеспечивает автоматический самозапуск системы после случайного срыва дуги..

На фиг. 1 изображена электрическая

5$ схема предлагаемого устройства с питанием от однофазной сети; на фиг. 2 и 3 - воз- можные. варианты включения обмоток осциллятора в цепи индуктивно-емкостного преобразователя, а также в цепь силового конура выпрямленного тока.

Устройство для запуска и питания плаэменно-дуговой установки содержит индуктивно-емкостный преобразователь ИЕП, который включает в себя резонансную цепочку, состоящую из реактивных элементов-индуктивности 1» и емкости С, и индуктивноf сти .ь, численно равную индуктивности и связанную с ней взаимной индуктивностью М; выпрямитель 5 фильтр ф, состоящий из емкости Сф, который сглаживает пульсации выпря ленного напряже- ния, затрудняющие горение дуги, совмещенные ограничитель режима .холостого хода и осциллятор OC который подавляет экстратоки и перенапряжения во входной цепи устройства в режиме холостого хода и одновременно осушествляетзапуск плаэменно-дуговой установки. Первичная обмотка

N трансформатора T включена последова» тельнэ с индуктивностью 1 преобразователя И ЕП, а вторичная обмотка 4× включена последова.-ельно с межэлектродным промежутком плаэменно-дуговой .установки Д.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход устройства переменного напряжения 0 частотой f,,когда в отсутствие дуги выход преобразователя ИЕП, оказывается в режиме холостого хода, практически все напряжение сети прикладывается к обмотке М4 трансформатора Т, поскольку в этом случае общее реактивное сопротивление L — С цепочки равно нулю, а активное — очень мало. При этом величины входного тока и напряжений на элементах и С будут ограниченными и целиком определяться входным сопротивлением трансформатора Т . Одновременно с этиМ высокое напряжение, развиваемое во вторичной обмотке трансформатора 4/2, вызывает электрический пробой межалектродного промежутка Д и возникновение постоянного тока дуги, который в свою очередь начнет подмагничивать сердечник трансформатора 1 . З результате резкого уменьшения входного сопротивления трансформатора т, происходящего при этом, ограничение снимается, и практически все напряже- . ние сети прикладывается к преобразователю

ИЕП, обеспечивая работу системы в стационарном режиме. В случае срыва горения дуги, процесс запуска возобновляется в. том же порядке сразу, автоматически и самопроизвольно.

В схеме устройства (фиг. 2), предназначенного для питания от 3-х фазной сети, показаны вариант включения первичных обмоток 3V» трансформатора последовательно конденсаторам С преобразователя ИЕП и характерный способ соединения вторичных

<-982 74 ет уменьшенные на 25-ЭОЪсуммарные объем и массу всех электрических элементов устройства. Проведенные также испьггания при питании лабораторного воздушного плазмо5 трона подтвердили работоспособность устройства; вместе с тем устойчивость и автостабилизация режима дуги наблюдалась при расходе воздуха на 15-407 больших, чем

I при питании этого же плазмотрона от устО рэйстеа с отдельным осциллятэрэм, что свидетельствует о более высокой надежности работы системы, особенно в условиях больших флуктуаций расхэда газа.

Устройство для запуска и питания плаз-. менно-дуговой установки постоянного тока, содержащее индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, выполненный в виде настроенных в резонанс на частоте питаюшей сети реакгх тивных элементов-дросселя и конденсаторной батареи, выход которого подключен через выпрямитель к межэлектродному промежутку, к осциллятор, выполненный в виде трансформатора, вторичная обмотка которого включена последовательно с межэлектродным промежутком, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, первичная обмотка трансформатора осциллятора включена последовательно с одним из реактивных элементов преобразовате) я.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Коротеев А. С. Генераторы низкотемпературной плазмы, M., "Наука", 1969, с. 56.

2 Эсибян Э N и др Устройство для питания сварочной дуги .стабилизированньЪм, током с применением индуктивно- емкостного резонансного контура, "Автоматическая т.варка, ¹ Э, 1962, с. 18-21. (1Ф обмоток 4, при котором общее напряжение на его выходе равно удвоенному фазному напряжению. А представленный вариант включения вторичных обмоток. эсциллятэра через резистор R параллельно дросселю .4 ф фильтра Ф позволяет снизить тэк через них и уменьшить сечение их провода.

Кроме того, пу::ктиром на фиг. 2 показаны .способ возмэж:.. эго включения шунтируюшего конденсатора С,„, улучшающего условия. 1 пробоя межэлектродного промежутка, и способ возможного включения элементов интегрирующей цепочки - конденсатора С и диода Д,, повышающих. надежность за пуска. 15

Формула изобретения

В схеме устройства (фиг. Э) для грехфазного питания, отличающегося уменьшенными пульсациями на выходе, изображен вариант включения первичных обмоток И трансформатора последовательно с реактивными элементами запараллеленных резонансных ), -С цепочек, Так же показан осциллятор QC„, выполненный на трех однофазнь трансформаторах, что исключает неодинаковость подмагничивая различных стержней в ! случае одного трехфазного трансформатора и вызываемую этим (хотя и небольшую) фазовую ассиметрию в стационарном режиме.

Совмещение функций ограничителя режим холостого хода и осциллятора посредством указанной схемы включения его обмоток позволяет исключить из схемы промежуточный трансформатор и отдельные элементы управления осциллятором, что упрощает само устройство и управление им, а также дает выигрыш в весе и габаритах. Кроме того, это повышает надежность устройства, обеспечивает более высокую устойчивость и автостабилизацию режима дугоплазменного аппарата.

Опьггный образец предложенного устройства, изготовленный на предприятии-заявителе по схеме фиг. 1 с питанием от сети

115 В, 400 Гц, в расчете на максималную мощность 500 вт, за счет исключения промежуточного трансформатора и отдель.ных элементов коммутации и управления имеи п «(»