Низкочастотный генератор для питания электроэрозионных станков

 

ОП ИСАНЙЙ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>733092

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.11.77 (21) 2541816/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 03 К 3/53

Гееударстаенный комите1

СССР (53) УДК 621.373 (088.8) Опубликовано 05.05.80. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 15.05.80 аа маем изобретений и аткрытий (72) Автор изобретения

Ю. В, Сушилин

Научно-исследовательский и проектный институт автоматизированных систем управления (71) Заявитель (54) НИЗКОЧАСТОТНЫИ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ

ЭЛЕКТРОЭРОЗ ИОННЫХ СТАНКОВ

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к электроимпульсной обработке металлов.

Известны низкочастотные генераторы для питания электроэрозионных станков.

Один из известных низкочастотных генераторов содержит управляемый выпрямитель, выполненный по трехфазной мостовой схеме на тиристорах, и систему управления этим выпрямителем (1) .

Однако отсутствие конкретной схемы системы управления выпрямителем не позволяет определить каким образом получен диапазон частот от 1 до 300 Гц.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является низкочастотный генератор для питания электроэрозионных станков, содержащий многофазную выпрямительную схему на неуправляемых вентилях и тиристорах, зашунтированных резисторами, и блок управления тиристорами, в который входят устройства деления частоты, фазосмещающее устройство, блокинг-генератор и блок ликвидации короткого замыкания (2) .

Недостаток такого генератора — отсутствие синхронизации формирования длительности и скважности выходных импульсов с сетью на частоте ниже 50 Гц.

Цель изобретения — повышение точности синхронизации.

Указанная цель достигается тем, что в низкочастотный генератор для питания электроэрозионных станков, содержащий трехфазный силовой трансформатор, входы которого подключены к сети трехфазного напряжения, а выходы соединены со входами управляемого выпрямителя, выполненного

1ц на тиристорах, управляющие входы которого подключены к выходам выходного устройства, а выходы подсоединены к шинам электроэрозионного промежутка и входам устройства защиты от короткого замыкания, выход которого соединен с первым входом блока управления, синхронизатор, входы которого соединены с сетью трехфазного напряжения, а выход подключен ко второму входу блока управления, фазосмещающее устройство, входы которого подключены к первым выходам го блока управления, и модулятор, выход которого соединен с третьим входом блока управления, введены формирователь интервалов времени, выходы которого сосединены с четвертыми входами блока управления, 733092 о

iS

so

И один вход соединен с выходом фазосмещающего устройства, а вторые входы подключены к дополнительным выходам синхронизатора, коммутатор адресных импульсов, выходы которого подсоединены ко входам выходного устройства, а управляющие входы подключены ко вторым выходам блока управления, и формирователь адресных импульсов, выходы которого соединены с сигнальными входами коммутатора адресных импульсов, а входы подключены к сигнальным выходам синхронизатора.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема низкочастотного генератора для питания электроэрозионных станков; на фиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу низкочастотного генератора в исходном состоянии; на фиг. 3— диаграммы напряжений, поясняющие работу низкочастотного генератора на частоте

300 Гц; на фиг. 4 и 5 — диаграммы напряжений, поясняющие работу низкочастотного генератора на частоте 150 Гц; на фиг. 6— диаграммы напряжений, поясняющие работу низкочастотного генератора на частоте

30 Гц.

Низкочастотный генератор для электроэрозионных станков состоит из трехфазного силового трансформатора 1, управляемого выпрямителя 2, выполненного по трехфазной мостовой схеме на тиристорах, шунтированных резисторами, вход которого подключен к силовому трансформатору 1, а выход 1-к шинам электроэрозионного промежутка 3, шунтированного резистором, и систему управления, в которую входят синхронизатор 4, формирователь 5 адресных импульсов, коммутатор 6 адресных импульсов, выходное устройство 7, фазосмещающее устройство 8, формирователь 9 интервалов времени, блок 10 управления, устройство 11 защиты от короткого замыкания и модулятор 12.

Блок 10 управления состоит из переключателя 13 режима работы, элемента 14 НЕ, элемента 15 И вЂ” НЕ, реле 16 управления, имеющего контакты 17 — 19, реле 20 защиты, имеющего контакты 21 и 22 и кнопок «Пуск» и «Стоп», Низкочастотный генератор формирует ряд частот от 300 Гц и ниже, который определяется формулой.

fï

f= — —, u где f — предельная частота, 1р = 300 Гц; а — натуральный ряд чисел 1, 2, 3, 4, 5..., тогда ряд частот, который формирует генератор будет равен 300, 150, 100, 75, 60, 60...

В зависимости от частоты импульсов на электроэрозионном промежутке низкочастотный генератор работает в трех режимах.

В первом режиме низкочастотный генератор формирует импульсы частотой 300 Гц, во

so

13 т

21 зе

ss втором режиме — частоты 150 Гц, и в третьем режиме — частотой !00 Гц и ниже.

Выбор режима работы осуществляется переключателем 13, который имеет три четырехконтактных поля. Первое контактное поле 13 коммутирует входы фазосмещающего устройства 8, второе контактное поле 13> коммутирует выходы фазосмещающего устройства 8, второе контактное поле 13 коммутирует выходы фазосмещающего устройства 8 и формирователя 9 интервалов времени, и третье контактное поле 13 коммутирует управляющие входы коммутатора 6 адресных импульсов.

Фазосмещающее устройство 8 работает в двух режимах. При работе низкочастотного генератора на частоте более 100 Гц фазосмещающее устройство 8 работает в режиме, когда временной интервал на его выходе соизмерим с периодом следования синхроимпульсов (фиг. 2г). В этом режиме фазосмещающее устройство 8 осуществляет плавное регулирование угла проводимости тиристоров управляемого выпрямителя 2 в пределах от 0 до m/3. При работе низкочастотного генератора на частоте 100 Гц и ниже фазосмещающее устройство 8 работает в режиме, когда временной интервал больше периода следования синхроимпульсов (фиг. 2г). В этом режиме фазосмещающее устройство 8 осуществляет одновременно как плавное регулирование угла проводимости тиристоров управляемого выпрямителя 2 в пределах от 0 до д/З,так и дискретное регулирование угла проводимости этих тиристоров кратное д/3.

Формирователь 9 интервала времени выбирает базовый временной интервал, равный л/3.

Работа низкочастотного генератора в исходном состоянии поясняется диаграммами напряжений, приведенными на фиг. 2. Синхронизатор 4 формирует в моменты, соответствующие точкам пересечения кривых фазных напряжений (фиг. 2а), адресные импульсы короткой длительности (фиг. 26).

Адресные импульсы поступают на вход формирователя 5, который формирует адресные импульсы (фиг. 2в) длительностью, равной углу проводимости каждого тиристора мостовой схемы управляемого выпрямителя 2, который равен 1/3 периода сети трехфазного напряжения, т.е. равен 2л/3. Адресные импульсы длительностью, равной 2д/3 поступают в коммутатор 6.

Синхронизатор 4 формирует короткие импульсы (фиг. 2г) частотой 300 Гц и импульсы (фиг. 2д,е) частотой 150 Гц и длительностью л/3.

До тех пор, пока реле 16 управления обесточено, его замыкающий контакт 19 разомкнут и синхроимпульсы частотой 300 Гц не поступают на вход фазосмещающего устройства 8. На выходе фазоемещающего уст733092

1О

zo

25 зо

3»

4S

se

5 ройства 8, а, следовательно, и на выходе формирователя 9 управляющий сигнал отсутствует. Отсутствие сигнала на управляющий входах коммутатора 6, не позволяет получить адресные импульсы на выходах коммутатора 6, поэтому тиристоры управляемого выпрямителя 2 заперты и электроэрозионная обработка металлов не происходит.

Работа низкочастотного генератора на частоте 300 Гц осуществляется установкой переключателя 13 режима работы блока 10 управления в положение «300 Гц» и последующим нажатием кнопки «Пуск». Реле 16 управления срабатывает и замыкающим контактом 17 шунтирует кнопку «Пуск», ставя тем самым реле 16 управления на самопитание, размыкаюшим контактом 18 снимается сигнал «Установка О» с фазосмещаюшего устройства 8, а замыкающим контактом 19 замыкается цепь, по которой поступают синхроимпульсы (фиг. 2г) из синхронизатора 4 на соответствующий вход фазосмещающего устройства 8. На выходе фазосмещающего устройства 8 появляются импульсы (фиг. Зб), которые через контактное поле 13 переключателя 13 режима работы и элемент 14 НЕ поступает на первый вход элемента 15 И вЂ” НЕ. На второй вход элемента 15 И вЂ” НЕ через кнопку «Стоп» и контакт

17 реле 16 управления подан постоянный сигнал, который присутствует в течение всей работы низкочастотного тиристора. На третий вход элемента 15 И вЂ” НЕ поступает сигнал от устройства 11 защиты, когда отсутствует короткое замыкание электроэрозионного промежутка. На четвертый вход элемента 15 И вЂ” НЕ подаются высокочастотные запоминающие импульсы с выхода модулятора 12.

Импульсы (фиг. Зб) с выхода элемента

15 И вЂ” НЕ поступают через контактное поле

13> переключателя 13 режима работы на соответствующий управляющий вход коммутатора 6 адресных импульсов.

На частоте 300 Гц адресные импульсы имеют последовательность, которая приведена на фиг. За . Эти адресные импульсы стробируются сигналами (фиг. Зб), в результате чего на выходе коммутатора 6 адресные импульсы примут форму, показанную на фиг. Зв. Адресные импульсы (фиг. Зв), усиленные выходным устройством 7, поступают на управляющие электроды тиристоров управляемого выпрямителя 2 в моменты, когда к тиристорам приложено прямое напряжение. В управляемом выпрямителе

2 одновременно работают два тиристора: один в анодной группе, другой в катодной группе. Электроэрозионный промежуток в любой момент времени подсоединяется к двум фазам вторичной обмотки силового трансформатора 1. Работа управляющего выпрямителя иллюстрируется диаграммами мгновенных значений фазных напряжений (фиг. Зг) на тиристорах, а напряжение на электроэрозионном промежутке при холостом ходе низкочастотного генератора показано на фиг. Зд.

При коротком замыкании шин электроэрозионного промежутка на выходе устройства 11 зашиты появляется нулевой сигнал, который запрещает прохождение сигнала с выхода фазосмещающего устройства 8 на управляющий вход коммутатора 6 адресных импульсов. Появление нулевого сигнала вызывает срабатывание реле 20 защиты, которое своим контактом 21 размыкает входную цепь фазосмещающего устройства 8, а контактом 22 осуществляет установку фазосмещаюшего устройства 8 в исходное состояние.

Низкочастотный генератор принимает состояние, которое длится до тех пор, пока не будет ликвидировано короткое замыкание электроэрозионного промежутка. Как только будет ликвидировано короткое замыкание, напряжение поступает к шинам электроэрозионного промежутка 3 через резисторы, шунтируюшие тиристоры управляемого выпрямителя 2. На выходе уотройства 11 защиты появляется одиночный сигнал. Реле

20 защиты обесточивается и его контакты

21 и 22 принимают состояния, указанные на фиг. 1. Низкочастотный генератор автоматически переходит в рабочее состояние.

Перевод низкочастотного генератора из рабочего состояния в исходное осуществляется нажатием кнопки «Стоп». Реле 16 управления обесточивается и его контакты

17 — 19 принимают состояния, указанные на фиг. 1. При возвращении кнопки «Стоп» в исходное положение реле 16 управления остается в обесточенном состоянии.

Работа низкочастотного генератора на частоте 15 Гц разбита на два диапазона.

Это вызвано тем, что диапазон регулирования угла проводимости тиристоров управляемого выпрямителя 2 составляет 2m/3, тогда как плавное регулирование фазосмещающим устройством 8 угла проводимости составляет только g/3. Работа низкочастотного генератора в диапазоне. представленного на фиг. 1, поясняется диаграммами напряжений, приведенных на фиг. 4, а его работа в другом диапазоне поясняется диаграммами напряжений, приведенных на фиг. 5. Работа низкочастотного генератора в каждом из рассмотренных диапазонов идентична и отличается только длительностью интервала времени (фиг. 46 и фиг. 5а) на выходе формирователя 9. Фазосмещающее устройство 8 работает в том же режиме, что и на частоте 300 Гц. Выходные импульсы с фазосмещающего устройства 8 поступают на вход формирователя 9, где они под действием импульсов (фиг. 2д, е) формируются в импульсы, приведенные на фиг. 46 (фиг. 5а), которые затем с выхода формирователя 9 поступают через контакт733092

j6

Формула изобретения

7 ное поле 13 переключателя 13 режима работы, элемент 14 НЕ, элемент 15 И вЂ” НЕ и контактное поле 1Зз переключателя 13 на соответствующий управляющий вход коммутатора 6.

Адресные импульсы (фиг. 4а) стробируются импульсами (фиг. 46 или фиг. 5а), полученными на выходе формирователя 9.

Адресные импульсы (фиг. 4в или фиг. 56), усиленные выходным устройством 7, подаются на управляющие электроды тиристоров управляемого выярямителя 2.

Работа управляемого выпрямителя 2 иллюстрируется диаграммами мгновенных значений фазных напряжений на тиристорах, приведенных на фиг. 4г (фиг. 5в), а на фиг. 4д (фиг. 5г) показаны кривые напряжений на электроэрозионном промежутке при холостом ходе.

Работа низкочастотного генератора на частоте 100 Гц и ниже отличается от работы этого генератора на частотах выше 100 Гц тем, что фазосмещающее устройство 8 работает в режиме, в котором одновременно осуществляется как плавное, так и дискретное изменение угла проводимости тиристоров управляемого выпрямителя 2. На фиг. 6 приведены диаграммы напряжений, поясняющие работу низкочастотного генератора на частоте 30 Гц. На частотах 100 Гц и ниже адресные импульсы имеют последовательность, которая показана на фиг. ба.

Импульсы (фиг. 66) с выхода фазосмещающего устройства 8 заданной длительности через блок 10 управления поступают на управляющий вход коммутатора 6. На выходе коммутатора 6 формируются адресные импульсы (фиг. бв), которые усиливаются выходными устройствами 7 и подаются на управляющие электроды тиристоров управляемого выпрямителя. Угол начала проводимости тиристоров измеряется по отношению к естественному моменту переключения диодов неуправляемого выпрямителя, который соответствует точкам пересечения кривых синусоид фазных напряжений (фиг. 2a), за исключением первых двух адресных импульсов, в.связи с регулированием начала времен ного интервала импульса, Работа управляемого выпрямителя 2 иллюстрируется диаграммами мгновенных значений фазных напряжений (фиг. бг) на тиристорах. Кривые напряжений на электроэрозионном промежутке при холостом ходе работы низкочастотного генератора показаны на фиг. бд.

Предлагаемый низкочастотный генератор позволяет создать источник для электроэрозионных станков, который позволяет подоб13

Л6

2$

36

ЗЯ

4I6

l5

8 рать оптимальный режим работы в каждом конкретном случае в зависимости от объекта регулирования, характеризующийся многими факторами. Выбор оптимального режима электроэрозионной обработки осуществляется за счет синхронизации работы низкочастотного генератора с сетью питающего напряжения, что позволяет получить желаемую длительность и скважность выходных импульсов во всем диапазоне частот и точность дозирования энергии в импульсе на заданной частоте.

Низкочастотный генератор для питания электроэрозионных станков, содержащий трехфазный силовой трансформатор, входы которого подключены к сети трехфазного напряжения, а выходы соединены со входами управляемого выпрямителя, выполненного на тиристорах, управляющие входы которого подключены к выходам выходного устройства, а выходы подсоединены с шннами электроэрозионного промежутка и входам устройства защиты от короткого замыкания, выход которого соединен с первым входом блока управления, синхронизатор, входы которого соединены с сетью трехфазного напряжения, а выход подключен к второму входу блока управления, фазосмещающее устройство, входы которого подключены к первым выходам блока управления, и модулятор, выход которого соединен с третьим входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности синхронизации, в него введены формирователь интервалов времени, выходы которого соединены с четвертыми входами блока управления, один вход соединен с выходом фазосмещающего устройства, а вторые входы подключены к донолнительным выходам синхронизатора, коммутатор адресных импульсов, выходы которого подсоединены ко входам выходного устройства, а управляющие входы подключены к вторым выходам блока управления, н формирователь адресных импульсов, выходы которого соединены с сигнальными входамн коммутатора адресных импульсов, а входы нодключены к сигнальным выходам синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лившиц А. П. и др. Генераторы нмпульсов. М., «Энергия>, 1970, с. 158, рис. 8 — 1.

2. Авторское свидетельство СССР № 301247, кл. В 23 P 1/02, 1970.

733092

Составитель Л. Колосков

Редактор П.Макаревич Техред К. Шуфрич Корректор М. Пожо

Заказ 1564/14 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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