Источник питания преимущественно для электроэрозионной и электроэрозионнохимической обработки металлов Советский патент 1987 года по МПК B23H1/02 H02M7/515 

Изобретение относится к -преобразовательной технике, в частности к автономным инверторам, и может быть примененр в качестве источника импульсного униполярного напряжения для электроэрозионной и электроэро- зионнохимической обработки или в иньгк 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 напр-яжением источника питания определенной величины происходит электрический пробой жидкости с возникновением плазменного канала разряда, выделением тепла и выбросом из лунки металла обрабатываемой детали. Поэтому наиболее эффективным будет комби- нированный 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 9след за которым происходит снижение напряжения, а второй пакет при более низком напряжении и большей мощности ис- точ -.дака должен поддерживать горение дуги в процессе обработки.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого источника питанияо

Источник питания содержит Входной дроссель 1 и конденсатор 2 фильтра, образующие входной LC-фильтр, подключенный к источнику постоянного тока, два инвертюрных моста, состоящих из тиристоров 3,,4 5,5 66, встречных, диодов 7, 8,8 и 9,9 10, , индуктивностей 11, 12 и коммутирующих конденсаторов 13, 14 инверторный трансформатор 15, диоды его вторичной обмотки 16, 17 и нагруку 18. К выходным выводам источника питания может быть подключен последовательный контур, состоящий из дроссля 19 и конденсатора 20.

Импульс1шй источник питания работает следующим образом.

При включении тиристоров 3 в контуре, включающем элементы 3, 13, 11,

O

5

0

5 ,

0

35

40

3, 18, 9, 12, 14, 9 и первичную обмотку трансформатора 15, через нагрузку 18 начинает протекать полуволна колебательного тока, перезаряжающего коммутирующие конденсаторы 13 и 14 с полярностью, указанной на чертеже, на противоположную до напряжения, вьппе 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 выпрямительньш 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.

В момент скачкообразного увеличения проводимости нагрузки 18 открываются выпрямительные ДИОДЫ 16 и 17, обеспечивая питание электрической дуги током, проходящим через- выходной трансформатор 5, После завершения пакета импульсов следует пауза, после чего описанные процессы повторяются.

Таким образом, к нагрузке 18 до

I

пробоя прикладывается повышенное напряжение, появляющееся в контуре 2, I5j 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, про- ходяшлй 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 обратный колебательный процесс. Ток протекает по цепи:.тиристоры 5,5 инверторного моста, коммутирующие конденсатор 14 и индуктивность 12, нагрузку 18, диоды 7,7 инверторно- го моста, коммутирующие конденсатор 13 и индуктивность 11, первичную «эбмотку трансформатора 15, На нагрузке 18 опять появляется повышенное напряжение, достаточное для за- жигания дуги, которую подхватывает ток, усиленный трансформатором 15 и протекающий по цепи: вторичная полуобмотка трансформатора 15, диод 16, нагрузка 18..Через нагрузку про- текает суммарный ток двух.контуров, включающий элементы 3, 13, П, З , 8, 9, 12, 14, 9, 15 и 15, 16 (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 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- пульсов в 3-4 раза вьше, чем амплитуда токов первого пакета импульсов. Такая система двухпакетной серии импульсов обеспечивает зажигание и горение дуги при больших сопротивлени- ях межэлектродного промежутка, при этом ток, текущий через межэлектродный промежуток, в 3-4 раза меньше, чем ток второй серии импульсов. Когд идет электроэрозионная или электро- 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, что обеспечивает увеличение скорости обработки и повышение производительности труда

При работе источника питания на холостом ходу или около него предлагаемая схема благодаря наличию выпрямительных диодов 16 и 17 представляе 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 Uj - входное напряжение

Для обеспечения нормальной работы источника питания в режимах, близких к холостому ходу, параллельно нагрузке может быть присоединен последовательный контур, содержащий дроссел 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 напряже- i ния 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 вьпсодного трансформатора, когда выбирают его номинальное напряжение, исходя из .требований, пробоя межэлектродного промежутка, а ток - по условию обеспечения требуемой энергии дуги.

Как известно, для электроэрозион- нохимической обработки предпробой- ное напряжение равно 120 В, а напряжение горения дуги примерно 40 В. Например, если необходимый ток дуги равен 1000 А, то установленная импульсная мощность трансформатора источника должна составлять 120 кВт и трансформатор должен бьш 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, вьтолненные на параллельно соединенных первых группах тиристоров и диодов , включенных по мостовой схеме с последовательными LC-контурами

диагоналях мостов, и подключетюй к анодам тиристоров и катодам диодов первых групп первичной обмоткой выходного - -рансформатора, средняя точка которой через дроссель входного фильтра подключена к положительному полюсу постоянного, напряже гая, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования оборудования путем улучшения весовых: и энергетических показателей источника питания, в выходной трансСоставитель В. Ткаченко Редактор В. Иванова Техред Н.Глущенко Корректор, с. Черни

Заказ 7193/9

Тираж 972Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

форматор введена вторичная обмотка со средней точкой, к которой подключены катоды второй группы тиристоров инверторов, образующие первый вывод выхода источника питаний, 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.

Изобретение относится к области обработки металлов электрическим разрядом, конкретно- к 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 межэлект- родного 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