Источник импульсного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M3/315 

2. Источник импульсного напряжения по п. 1, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения бестоковых пауз между пакетами униполярных импульсов, ккгжду точкой

соединения разделительного конденса тора с дросселем и отрицательным полюсом источника питания включен в прямом направлении дополнительный тиристор.

1. ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подключенную к источнику постоянного тока Через входной дроссель мостовую тиристорную ячейку с ЦС-цепью в диагонали и вст речно-параллед,ьными диодами, параллЪльно которой подсоединена последовательная цепочка, состоящая SSlL fw y..- J r Чf:ГlSIS lE S K из разделительного кондвЕгсатора, дросселя и первичной обмотки 1зыходиого трансформатора обмотка которого черс;, выпрямитель подключена к выхоДньгм вывода, причем параллельно первичной обмотке подсоединены последо1 а1 елыю соединенные конденсатор и тиристор, 3aiiiyK тированный встречным венгшшм, а также дополнительный дроссель, отличающий ся тем, что, с целью расигирения функциональных возможностей за счет частотного регулирования выходного напряжения при изменении сопротикнения наг-рузки, дополнительный дроссель включен последовательно с кондс :нсатором, обра-§. зуя резонансный ЦС-контур, а в качестве встречного Вентиля использован тиристор. Ю

Изобретение относится к преобразовательной технике и может 6ыт1 применено для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов в импульсных источниках питания.

Нагрузкой импульсных источников питания в электрообработке является межэлектродный зазор, характеризующийся значительным изменением сопротивления на различных видах и стадиях обработки. Это приводит к большим изменениям, вслед за сопротивлением межэлектродного зазора, тока (для источников напряжения) или напряжения (для источников тока), либо и того и другого для источников с естественной характеристикой, что нарушает оптимальное течение процесса электрообработки, выдвигая задачу стабилизации и регулирования параметров фррмируемнх импульсов.

Известен источник пакетов униполярных импульсов тока, Содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока, дроссель и мостовой тиристорный инвертор с коммутирующей LC-цепью в диагонали и обратными диодами, а также нагрузку включенную в диагональ постоянного тока диодного моста ti.

Недостатком известного источника пакетов униполярных импульсов тока является ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения, так как даже при полном резонансе между последовательно соединенными конденсатором и индуктивностью колебательного контура, когда их суммарные реактивное сопротивление равно нулю, нагрузка не шунтируется.

Наиболее близким к предлагаемому является формирователь пакетов высокочастотных импульсов тока, содержащий преобразовательный мост на зашунтированныхобратными диодами тиристорах с коммутирующим ЦС-контуром в диагонали переменного тока,. Подключенный к положительному выводу, и связанный с анодным выводом постоянного тока моста входной дроссель, последовательную цепь из разделительного конденсатора и защитного, дросселя, один клвод которого

подключен к анодному выводу постоянного тока моста, а другой связан с катодным выводом постоянного тока через первичную обмотку выходного трансформатора, соединенные последовательно конденсатор и зашунтированный обратным диодом тиристор, подключенные параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого связана с йыходными выводами через выпрямитель 2.

Недостатком формирователя паке- высокочастотных импульсов тока j является невозможность регулирования напряжения, поскольку параллельный колебательный контур формирователя имеет добротность во всех режимах работы меньше единицы Q 1,

Цель изобретения - расширение ., функциональных возможностей за счет частотного регулирования выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике импульсного напряжения, содержащем подключенную к источнику постоянного тока через входной дроссель мостовую тиристорную ячейку с Сс-цепью в диагонали и ветречно-параллельнь1ми диодами, параллельно которой подсоединена последовательная цепочка, состоящая из разделительного конденсатора, дросселя и первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель подключена к выходным выводам, причем параллельно Первичной обмотке подсоединены последовательно соединенные конденсатор и тиристор, зашунтированный встречным вентилем, а также дополнительный дроссель, последний включен последовательно с конденсатором, образуя резонансный LC-контур, а в качестве встречного вентиля использован тиристор.

Кроме того, для обеспечения бестоковых пауз между пакетами униполярных импульсов, между точкой соединения разделительного конденсатора с дросселем и отрицательным полю.сом источника питания включен в пряMOM направлении дополнительный тири тор.

Введение последовательного резонансного LC-контура параллельно нагрузке позволяет регулировать и стабилизировать эквивалентное сопротивление нагрузочной цепи путем изменения частоты инвертирования. Напряжение на межэлектродном зазоре в интервале импульса определяется выражением

U JZj ,

где J - ток инвертора;

Zj- эквивалентное сопротивление нагрузочной цепи.

На фиг. 1 представлена схема ис точника импульсного напряжения; на фиг. 2 - схемы источника импульсного напряжения с использованием нагрузочного трансформатора и без него; на фиг. 3 - схема, обеспечивающая бестоковую паузу.

Источник импульсного напряжения для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов (фиг.. 1) содержит источник 1 питания постоянного тока, к- которому через входной дроссель 2 подключена мостовая ячейка 3, образованная тиристорами 4 - 7 и встречно-параллельными диодами 8 - 11 и коммутирующей цепью, состоящей из дросселя 12 и конденсатора 13. -Параллельно инверторному мосту присоединена цепь, состоящая из разделительного конденсатора 14/ дросселя 15, нагрузочной цепи 16. Нагрузочная цепь 16 состоит из выпрямителя на диодах 17 и 18, подключенного к вторичной обмотке трансформатора 19, через который включен межэлектродный зазор 20 .

.Другая ветвь нагрузочной цепи образована резонансным LC-контуром с конденсатором 21 и дросселем 22 и встречно-параллегльными тиристорами 23 и 24. .,

Тиристоры 23 и 24, образующие ключ переменного тока, предназначены для предотвращения разряда конденсатора 21 через нагрузку 20 в паузе, когда инвертор выключен. В паузе они выключены, а во время работы ячейки 3 включены.

На фиг. 2 представлена схема источника без нагрузочного трансформатора с мостовым выпрямителем 17, 16, 25 и 26, а на фиг. 3 показано включение дополнительного тиристора 27.

Источник импульсного напряжения для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов работает следующим образом.

При включении тиристоров 4, 7 по контуру тиристор 4 - конденсатор 13 - дроссель 12 - тиристор 7 трансформатор 19 - дроссель 15 конденсатор 14 протекает полуволна колебательного тока, перезаряжающая конденсатор 13 коммутирующей цепочки 12, 13. Часть этого тока ответв5 ляется через тиристор 23, дроссель 22 и конденсатор 21. Затем обратная полуволна колебательного тока протекает по контуру диод 11 дроссель 12 - конденсатор 13 - -ди0 од.8 - конденсатор 14 - дроссель 15 трансформатор 19, при этом часть этого тока ответвляется через конденсатор 21 - дроссель 22 - тиристор 24.

5В дальнейшем при включении тирис.торов 5 и 6 и затем диодов 9 и 10 процесс протекает аналогично. Такимх образом, ток тиристоров 4, 7 (5, 6) и ток встречно-параллельных диодов 8,

0 11 (9, 10) проходит через трансформатор и выпрямите.ль, протекая через межэлектродный промежуток 20 в одном направлении.

За полный цикл работы тиристоров

5 и диодов моста через межэлектродный.-, зазор протекает пакет, состоящий из четщэех униполярных импульсов. Такой пакет может быть повторен несколько раз подряд, образуя общий униполярQ ный импульс любой длительности. Затем в работе, инвертора следует пауза, определяющая требуемую скважность пакетов импульсного тока, протекающего через межэлектродный промежуток. Для этого снимаются управлякадие импульсы со всех тиристоров источника питания.

Для регулирования напряжения на межэлектродном зазоре при изменениях сопротивления нагрузки при необходи0 мости .обработки деталей, имеющих разное сопротивление нагрузки, атакже при необходимости стабилизации напряжения на нагрузке введен последовательный резонансный LC-кон5 тур 21, 22, включенный через встречно-параллельные тиристоры 23 и 24, которые открыты во.время работы моста. В.результате этого контур оказывается присоединенным параллельно

0 межэлектродному промежутку. Ток ин-. вертора, который мало зависит от эквивалентного сопротивления, включенного в нагрузочную цепь, разветвляется между-резонансным LC-конту5 ром 21, 22 и межэлектродным зазором обратно пропорционально их эквивалентным сопротивлениям.

При небольшом изменении частоты управления эквивалентное сопротивле0 ние LC-контура резко меняется. При резонансе оно близко к нулю, а при расстройке резонанса быстро увеличивается. Поэтому при холостом ходе частота устанавливается таким обра5 зом, что эквивалентное сопротивление

резонансного контура имеет величину, при которой напряжение на межэлект родном зазоре с большим сопротивлением равно номинальному, а при наи большей нагрузке частота устанавливается такой, при которой эквивалентное сопротивление резонансного контура имеет максимальное значение, ток в него ответвляется небольшой и напряжение на нагрузке с малым сопротивлением также имеет номинальное значение. При всех промежуточных сопротивлениях нагрузки путем регулирования частоты напряжение на нагрузке может поддерживаться постоянным. Диапазон регулирования частоты составляет порядка 4%,

Процесс стабилизации напряжения легко автоматизируется путем сравнения выходного напряжения с опорным постоянным напряжением, полученным, например, на стабилитроне. Незначительное отклрчение выходного напряжения от номинального легко улавливается схемой сравнения и воздействует на элемент схемы управления, регулирующей частоту инвертора.

Кроме того, стабилизация напряжения осуществляется не только при изменении сопротивления нагрузки, но и при колебаниях напряжения в питающей сети переменного тока.

Аналогично работает источник, приведенный на фиг. 2.

На фиг. 3 приведена схема, в которой между точкой соединения разделительного конд .нсатора 14 с дросселем 15 включен тиристор 27 для того, чтобы избежать во время паузы

протекания тока через нагрузку. При образовании- паузы пакетами импульсов, когда снимаются управляюоуге импульсы со всех тиристоров инвертора, подается отпирающий импульс на тиристор 27. Тогда постоянней ток, протекающий через дроссель 2, устремляется через конденсатор 14 и тиристор 27, минуя нагрузку, включенную непосредственно или через нагрузочный трансформатор. После окончания паузы, когда включаются тиристоры инвертора, их ток потечет навстречу току, текущему через тиристор 27, и он автоматически гаснет. . В результате тиристор 27 обеспечивает получение бестоковой паузы пакетами импульсов, что необХодИ .МО при электроэрозионной и электрохимической обработке металлов. , Данный стабилизированный источник импульсного напряжения для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки по сравнению с известными источниками позволяет регулиро5 вать напряжение на межэлектродном зазоре в широких пределах в процессе обработки несмотря на изменение сопротивления, а также возможность стабилизировать его на любом уров0 не, что обеспечивает возможность выбора оптимального течения процесса электрообработки.

Таким образом предлагаемое устройство может быть применено в качестве мощного импульсного источника напряжения для электрохимической и электроэрозионной обработки металлов,