Адаптивный формирователь импульсного тока для электроэрозионной обработки Советский патент 1993 года по МПК H02M3/135 H02M9/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания технологических аппаратов объемного электроэрозионного диспергирования.

Целью изобретения является повышение стабильности импульсного энергопотребления и теплового режима нагрузочной цепи, а также улучшение устойчивости режима электроэрозионной обработки.

На фиг. 1 показана электрическая схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжения разряда конденсатора на нагрузку.

Нафиг, 3 показана функциональная схема блока управления тиристорами формирования импульсного тока.

Адаптивный формирователь импульсного тока для электроэрозионной обработки содержит конденсатор 1, соединенный с источником постоянного напряжения 2 через последовательно соединенные зарядные дроссель 3 и тирйстор 4, зарядный тирйстор

VI о

00

со х|

со

5, нагрузку 6, перезарядную цепь, состоящую из перезарядных первого тиристора 7, второго тиристора 8 и дросселя 9, при этом аноды разрядного 5 и первого перезарядного 7 тиристоров соединены с одной об клад- кой конденсатора и катодом зарядного тиристора 4, катоды разрядного 5 и второго перезарядного 8 тиристоров соединены с одним электродом нагрузки 6, второй электрод которого соединен с второй обкладкой конденсатора 1 и первым выводом перезарядного дросселя 9, второй вывод которого соединен с катодом первого и анодом второго перезарядных тиристоров 7 и 8.

Устройство работает следующим обра- зом.

Конденсатор 1 заряжается от источника постоянного напряжения 2 через зарядные дроссель 3 и тиристор 4. Разряд конденсатора 1 емкостью С начинается в момент времени to (фиг. 2) включения разрядного тиристора 5. В случае периодического разряда от напряжения зарядки Ui до некоторого остаточного напряжения 11о(кривая 10 фиг. 2), которому соответствует заданное значе- ние энергии импульса Л/з (Ui2 - Do )C/2, на перезарядные тиристоры 7 и 8 не поступают импульсы включения на протяжении всего времени разряда. В случае же периодического разряда, но смещенного з сторону холостого хода (кривая 11) или короткого замыкания (кривая 12), включается соответственно в первый момент ti или второй в момент t2 перезарядные тиристоры с тем, чтобы изменить процесс разряда конденса- тора 1 для обеспечения постоянства поступающей в нагрузку 6 энергии. Выбор момента включения одного из перезарядных тиристоров осуществляется в зависимости от степени отклонения процесса разряда Uc(t) от номинального {кривая 10), при котором энергия импульса равна заданной Wa. Для предотвращения аварийного холостого хода (кривая 13), т. е. такого апериодического разряда из-за неполного про- боя межэлектродного промежутка, длительность которого превышает период рабочей частоты формирования импульсов, в некоторый момент времени ta включается первый перезарядный тиристор 7, в резуль- тате чего конденсатор 1 перезаряжается почти до напряжения -Ui, являющегося начальным для следующего цикла зарядки. Вследствие того, что структура зарядного контура неизменна, напряжение зарядки в следующем цикле работы формирователя будет превышать номинальное (Ui), благо- .даря чему произойдет полный пробой межэлектродного промежутка. С помощью перезарядной цепи процесс разряда в этом

цикле работы изменяется таким образом, чтобы остаточное напряжение на конденсаторе 1 было равно Do вне зависимости от количества рассеянной в нагрузке 6 энергии. Затем формирование импульсов с неизменной энергией продолжается.

Блок управления тиристорами формирователя (фиг. 3) содержит измерительный преобразователь (ИП) напряжения на конденсаторе Ue(t), тактовый генератор ТГ, распределитель импульсов РИ для периодической коммутации зарядного 4 и разрядного 5 тиристоров и реле времени РВ, а также два устройства выборки - хранения (У ВХ), два аналого-цифровых преобразователя (АЦП), логический элемент И, триггер Т, цифровой преобразователь кодов ПК, вычитающий счетчик СТ и формирователи импульсов включения тиристоров Ф. Сигнал Uc(t) с выхода измерительного преобразователя поступает на входы УВХ1 и УВХ2 для запоминания напряжения зарядки Ui и напряжения на конденсаторе 1 в

Jt г--момент времени tB ..-n VQ , где Lp - распределенная индуктивность разрядного контура, и последующего преобразования АЦП в цифровые коды Ui и 1Щв1ГЭти коды, а также код напряжения ОоПлЩ требуемого для обеспечения подвода к нагрузке заданной энергии W3, поступают на адресные входы ПК, выходной код которого - время задержки включения одного из тиристоров 7 или 8 по отношению к tB - поступает на вход данных СТ. Инк ремонтирование содержимого СТ импульсами генератора реального времени ГРВ осуществляется после записи выходного кода ПК Тк по сигналу триггера Т, который переключается по завершении аналого-цифрового преобразования, При обнулении счетчика, например, в момент времени t2 (кривая 3, фиг. 2) триггер Т переходит в первоначальное состояние, а выходной импульс СТ усиливается формирователями для включения перезарядных тиристоров 7 и 8. При этом включается тот из тиристоров (в данном случае 8), прямое напряжение на котором положительно. Таким образом, ПК содержит информацию о задержке времени включения одного из перезарядных тиристоров по отношению к моменту времени te моменту определения отклонения режима разряда от номинального (такого разряда, при котором в нагрузку поступает энергия Ws).

Преобразователь кодов ПК предварительно программируется или по результатам расчета динамики разряда при варьировании величины активного сопротивления нагрузки во всем диапазоне его

изменения, или по результатам планируемого эксперимента при работе на эквивалент нагрузки со ступенчатым изменением активного сопротивления.

Таким образом, в результате стабилиза- ции импульсного энергопотребления посредством адаптивного изменения структуры разрядного контура при изменениях активного сопротивления нагрузки, стабилизируется ее тепловой режим, а еле- довательно, качество и производительность электроэрозионной обработки, что выгодно отличает предлагаемый формирователь импульсного тока от прототипа, в котором стабильность импульсного потребления полностью определяется характером изменения активного сопротивления нагрузки. Устойчивость режима электроэрозионной обработки обеспечивается за счет стабилизации остаточного, а, следовательно, и на- пряжения зарядки рабочего конденсатора.

Формула изо бретени я Адаптивный формирователь импульсного тока для электроэрозионной обработ- ки, содержащий входной, выходной и

общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и электроэрозионной нагрузки, зарядную цепь, включенную между входным и общим выводами, и состоящую из последовательно соединенных зарядных дросселя, тиристора и конденсатора, разрядный тиристор, включённый в том же направлении, что и зарядный тиристор между общей точкой соединения зарядного тиристора и зарядного конденсатора и выходным выводом, а также перезарядную цепочку из последовательно соединенных перезарядного дросселя, свободным выводом соединенного с общим выводом, и первого перезарядного тиристора. отличающий с я тем, что, с целью повышения стабильности импульсного энергопотребления и теплового режима нагрузочной цепи, а также улучшения устойчивости режима электроэрозионной обработки, дополнительно введен второй перезарядный тиристор, катод которого соединён с катодом разрядного тиристора, а анод - с катодом первого перезарядного тиристора, анод которого соединен с анодом разрядного тиристора.

Использование: изобретение может быть использовано в источниках питания технологических аппаратов обьемного электроэрозионного Диспергирования в качестве генератора мощных импульсов с регулируемой или неизменной энергией. Сущность изобретения: устройство состоит из конденсатора 1, подключенного к источнику 2 постоянного напряжения через последовательно соединенные зарядные дроссель 3 и тирйстор 4, зарядного тиристо- ра 5, включенного между выходным выводом для подключения нагрузки 6 и точкой соединения тиристора 4 с конденсатором 1 и зашунтированного цепочкой из последовательно соединенных перезарядных тири- сторов7,8 и дросселя 9, включенного между точкой соединения тиристоров 7, 8 и общим выводом. Указанное выполнение устройства обеспечивает высокую стабильность импульсного энергопотребления, устойчивость к режимам холостого хода в нагрузке и способность формировать импульсы повышенного напряжения для улучшения пробоя межэлектродного промежутка. 3 ил. С/) с

Фиг.Т

Редактор Н. Коляда

Фм,3

Составитель А.Павелко Техред М.Моргент ал

Корректор С.Патрушева