Генератор импульсов тока для питания электроэрозионных станков Советский патент 1989 года по МПК B23H7/04 

ел

о сд

О)

со

Эд

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 предпробойнего соединены с входами дешифратора 27, а выходы дешифратора 27 подключены к входам переключаюших ключей 7-9.

Генератор работает следующим образом.

При подаче импульсов управления на управляюш;ие электроды двух тиристоров, включенных в противоположные плечи мостового инвертора, например, тиристоров 1 и 6, последние отпираются и по цепи: дроссель 3 - тиристор I - накопительного сопротивления электроэрозионного про- Ю ный конденсатор 5 - тиристор 6 - димежутка.

На чертеже представлена схема генератора импульсов тока питания электроэрозионных станков.

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

од 10 - первичная обмотка насыщаюш,его- ся дросселя 12 - средняя точка источника питания протекает ток, вызываюш,ий появление на вторичной обмотке указанного дрос- ., селя импульса напряжения. Обмотки насы- щаюш,егося 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 катои первой обкладкой накопительного кон- 20 ду электроэрозионного промежутка и отри- денсатора 5, вторая обкладка конденса- цательному полюсу источника питания.

Поскольку число витков вторичной обмотки дросселя 12 больше числа витков его

первичной обмотки, то даже при закрытых

тора 5 подключена к катоду второго тиристора 2 и аноду четвертого тиристора 6. Катоды тиристоров 4 и 6 соединены между собой, с вторыми выходными зажима- ,, переключающих ключах 7-9, напряжение на ми переключающих ключей 7-9, с анодом вторичной обмотке повышенное и через диод 13 пробивает электроэрозионный промежуток 14, который в исходном состоянии ток не проводил. Благодаря пробою электроэрозионный промежуток 14 становится продиода 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 зо водящим и теперь ток заряда накопи- дросселя 12 имеет три промежуточных от- тельного конденсатора 5 протекает через вода, подключенных к первым выходным ДИОд 11 и промежуток 14 к отрицатель- зажимам ключей 7-9. Катод второго дио- ному полюсу источника питания, да 11 соединен с катодом третьего диода 13По мере заряда накопительного кондени анодом электроэрозионного промежут- сатора 5 напряжение на нем растет, а ток ка 14. Катод электроэрозионного промежут- 35 падает и при совпадении этого напряже- ка 14 соединен с отрицательным полюсом ия с напряжением между накопительным источника питания и через вторичную об- полюсом и средней точкой источника пита- мотку насыщающегося дросселя 12 связан ния ток заряда падает до нуля и тирис- с анодом третьего диода 13 и первым вы- торы 1 и 6 закрываются. По окончании ходом управляющего ключа 15. Управляю- описанного процесса на первой обкладке щие электроды третьего 3 и четвертого 6 накопительного конденсатора 5 положитель- тиристоров подключены соответственно к пер- ный потенциал, а на второй - отрица- вому и второму входам элемента ИЛИ 16. Генератор 17 поисковых импульсов подключен к первым входам первого 18 и второго 19 элементов И. Выход элемента ИЛИ 16 д5 через первый формирователь 20 прямоугольных импульсов соединен с входом управляющего ключа 15, второй выход которого через последовательно соединенные фильтр 21 низкой частоты, дифференциатор 22, однополупериодный выпрямитель 23 50 тиристор 2 - конденсатор 5 - тиристор 4 и второй формирователь 24 прямоугольных диод 10 - первичная обмотка насыщаю- импульсов соединен со счетным входом триг-щегося дросселя 12 - средняя точка исгера 25. Прямой и инверсный выходы триг- точника питания. Возникающий при этом гера 25 подключены к вторым входам соот-импульс повышенного напряжения на втоветственно первого 18 и второго 19 элемен-ричной обмотке дросселя 12 через диод 13

тов И. Выход элемента И 18 соединен с сум- 55 пробивает электроэрозионный промежутельныи, 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 переключающих ключах 7-9 ток протекает по цепи: дроссель 3 -

мирующим входом реверсивного счетчика 26, выход элемента И 19 подключен к вычитающему входу этого счетчика. Выходы последток 14, вследствие чего последний становится электропроводящим. Благодаря этому дальнейщий перезаряд накопительного коннего соединены с входами дешифратора 27, а выходы дешифратора 27 подключены к входам переключаюших ключей 7-9.

Генератор работает следующим образом.

При подаче импульсов управления на управляюш;ие электроды двух тиристоров, включенных в противоположные плечи мостового инвертора, например, тиристоров 1 и 6, последние отпираются и по цепи: дроссель 3 - тиристор I - накопитель ный конденсатор 5 - тиристор 6 - диод 10 - первичная обмотка насыщаюш,его- ся дросселя 12 - средняя точка источника питания протекает ток, вызываюш,ий появление на вторичной обмотке указанного дрос- , селя импульса напряжения. Обмотки насы- щаюш,егося 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 катопервичной 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 про водящим и теперь ток заряда накопи- тельного конденсатора 5 протекает через ДИОд 11 и промежуток 14 к отрицатель- ному полюсу источника питания, По мере заряда накопительного конденсатора 5 напряжение на нем растет, а ток падает и при совпадении этого напряже- ия с напряжением между накопительным полюсом и средней точкой источника пита- ния ток заряда падает до нуля и тирис- торы 1 и 6 закрываются. По окончании описанного процесса на первой обкладке накопительного конденсатора 5 положитель- ный потенциал, а на второй - отрица- тиристор 2 - конденсатор 5 - тиристор 4 диод 10 - первичная обмотка насыщаю- щегося дросселя 12 - средняя точка истельныи, 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 переключающих ключах 7-9 ток протекает по цепи: дроссель 3 -

пробивает электроэрозионный промежуток 14, вследствие чего последний становится электропроводящим. Благодаря этому дальнейщий перезаряд накопительного конденсатора 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

to

Предположим, что в начальный момент рассматриваемого промежутка времени григ- гер 25 находится в нулевом состоянии, а на выходах дешифратора 27 сигналы нулевые и переключающие ключи 7-9 закрыты. В этом случае открыт второй элемент И 19, так как на его втором входе присутствует единичный сигнал инверсного выхо/ча триггера 25, и импульсы генератора 17 поступают на вычитаюший 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 тана второй обкладке - положительный. сигнала, например, на верхнем (по

Затем происходит пробой электроэрозион-схеме) выходе дешифратора 27 открывается

ного промежутка 14 (т. е. его поджиг) ипереключающий ключ 9 и ток перезаряда

протекание через него третьего импульсанакопительного конденсатора 5 в первый

тока, который оканчивается при запираниимомент после отпирания тиристоров протетиристоров 1 и 6. Далее импульсы управле-кает не по-всей первичной обмотке насыщаюния подаются на тиристоры 4 и 2 и все20 щегося дросселя 12, а только по части ее

витков, вследствие чего коэффициент трансформации этого дросселя возрастает и напряжение поджига изменяется, например растет. Рост напряжения поджига приводит

описанные циклы инвертора повторяются.

витков, вследствие чего коэффициент трансформации этого дросселя возрастает и напряжение поджига изменяется, например растет. Рост напряжения поджига приводит

В процессе работы генератора импульсы управления тиристоров поступают также на входы элемента ИЛИ 16, на выходе ко- 25 увеличению выходных сигналов управляю- торого формируется импульс как во время щего ключа 15 и фильтра 21 низкой частоты

и появлению на выходе дифференциатора 22 положительного сигнала. Последний не продействия импульса на его первом входе, так и во время действия импульса на его втором входе. Выходные импульсы этого элемента, нормированные по длительности и ампускается выпрямителем 23, вследствие чего второй формирователь 24 прямоугольных

плитуде с помощью первого формировате- 30 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

ля 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 35 число уменьшается с приходом каждого им- низкой частоть поступают импульсы, ампли-пульса генератора 17. В связи с этим следующий единичный импульс дешифратора 27 формируется на выходе его более младшего, чем в предыду цем случае, разря..,.„..„.„,.„ „„.....„., „„„.... ...„ да, например, на среднем {по схеме) выходе.

постоянстве коэффициента трансформации Последнее приводит к запиранию третье- насыщающегося дросселя 12 и неизменное-го переключающего ключа 9 и отпиранию

ти сопротивления электроэрозионного проме-второго переключающего ключа 8. Первый

жутка 14 на предпробойной стадии ампли-ключ 7 остается в закрытом состоянии,

туда импульсов поджига и, следовательно,В результате отпирания ключа 8 число витвыходное напряжение фильтра 21 низкой 45 ° первичной обмотки дросселя 12, по ко- частоты постоянны и выходной сигнал диф-торым протекает ток конденсатора 5, уменьщается, а коэффициент трансформации этого дросселя растет. В зависимости от величины предпробойного сопротивления электроэрозионного промежутка указанное увелитуда которых равна амплитуде импульсов поджига, а на выходе фильтра постоянное по знаку напряжение, величина которого пропорциональна указанной амплитуде. При

ференциатора 22 равен 0. В случае изменения амплитуды напряжения на вторичной обмотке насыщающегося дросселя 12 выходное напряжение фильтра 21 изменяется

и дифференциатор вырабатывает положи- 50 чение коэффициента трансформации может

Предположим, что в начальный момент рассматриваемого промежутка времени григ- гер 25 находится в нулевом состоянии, а на выходах дешифратора 27 сигналы нулевые и переключающие ключи 7-9 закрыты. В этом случае открыт второй элемент И 19, так как на его втором входе присутствует единичный сигнал инверсного выхо/ча триггера 25, и импульсы генератора 17 поступают на вычитаюший 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 тащегося дросселя 12, а только по части ее

витков, вследствие чего коэффициент трансформации этого дросселя возрастает и напряжение поджига изменяется, например растет. Рост напряжения поджига приводит

увеличению выходных сигналов управляю- щего ключа 15 и фильтра 21 низкой частоты

пускается 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 им- пульса генератора 17. В связи с этим сле

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.

тельный 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.

5

привести или к росту, или к уменьшению напряжения поджига. При увеличении этого напряжения выходные сигналы управляющего ключа 15 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.

триггер 25 остается в нулевом состоянии и реверсивный счетчик 26 продолжает работать 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 поджи- га 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 однополу- периодный 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 вычитающий, 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 дифференциатора 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 И1М- пульс появляется на верхнем (по схеме) выходе дещифратора 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 дросселя 12 продолжает уменьщаться. Как только уменьшение коэффициента трансформации приводит к уменьшению напряжения поджига, на счетный вход триггера 25 поступает импульс, устанавливающий его в нулевое 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

5 трансформации уменьшается.

Формула изобретения

Генератор импульсов тока для питания электроэрозионных станков, содержащий

0 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 ин5 вертора 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,

0 анод которого через вторичную обмотку насыщающегося дросселя подключен к катоду эрозионного промежутка и к отрицательному полюсу источника питания, отличающийся тем, что, с целью повыщения производительности процесса электроэрози5 онной 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 к.тючи, а первичная обмотка насыщающегося дросселя выполнена с промежуточными отводами, число которых равно числу переключающих

5 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 импуль0 сов 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 вто5 рой формирователь прямоугольных импульсов соединен со счетным входом триггера, прямой и инверсный выходы триггера подключены к вторым входам соответственно перво1505696

910

го и второго элементов И, выход перво-дешифратора - к входам коммутируюго, элемента И соединен с суммирующимщих ключей, первые выходы которых

входом реверсивного счетчика, а выходсоединены с отводами первичной обвторого элемента И - с вычитающим вхо-мотки насыщающегося дросселя, вторые выдом счетчика выходы счетчика подклю-ходы коммутирующих ключей подключены

чены к входам дещифратора, а выходык анодам первого и второго диодов.