Источник тока для возбуждения и питания дуги Советский патент 1993 года по МПК B23K9/06 

Изобретение отноеится к области машиностроения и предназначено в качестве источника питания для многопостовой плазменной обработки.

Целью изобретения является обеспечение одновременной и независимой работы двух плазмотронов.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - схема расположения обмоток однофазных трансформаторов; на фиг.З - схема расположения обмоток импульсного трансформатора.

Устройство содержит трехфазный трансформаторный блок 1 с крутопадающей

характеристикой первого 2, второго 3 и третьего 4 однофазных трансформаторов. Каждый однофазный трансформатор имеет по две вторичных обмотки, которые соединены в две трехфазные схемы звездой. К выходам этих обмоток подключены первый 5 и второй 6 выпрямители, выходы которых зашунтированы первым 7 и вторым 8 конденсаторами.

Положительные выводы первого 5 и второго 6 трехфазных выпрямителей подключены к общей шине, соединяющей аноды первого 9 и второго 10 плазмотронов, первый однофазный выпрямитель 11 подключен к фазе С, а второй однофазный вы00

ю о

ю

Iю |

прямитель 12 - к фазе А трансформаторного блока 1. Выходы однофазных выпрямителей 11 и 12 соединены параллельно и подключены к схеме 13 возбуждения высоковольтных импульсов, выход которой подключен к первичной обмотке импульсного трансформатора 14, Вторичные обмотки 15 и 16 импульсного трансформатора 14 включены между отрицательными выводами трехфазных выпрямителей 5, 6 и катодами плазмот- ронов 9 и 10 соответственно.

Трехфазный трансформаторный блок 1 состоит из трех однофазных трансформаторов стержневого типа, каждый из которых имеет первичную обмотку, состоящую из двух последовательно и согласно включенных половин, расположенных на разных стержнях магнитопровода, и две вторичные обмотки, сосредоточенные на разных стержнях магнитопровода и разнесенных по высоте стержней с половинами первичной обмотки (схема расположения обмоток приведена на фиг.2).

Высоковольтный импульсный трансформатор 14, выполненный на магнитопро- воде стержневого типа, имеет первичную обмотку, состоящую из двух последовательно и согласно-включенных половин, расположенных на разных стержнях магнитопровода, и две вторичные обмотки со- средоточенные на разных стержнях магнитопровода, причем, в первичные и вторичные обмотки импульсного трансформатора по высоте стержней не разнесены (схема расположения обмоток импульсного трансформатора 14 приведена на фиг.З).

Устройство работает следующим образом.

В момент подключения напряжения сети к первичной обмотке трехфазного трансформаторного блока 1 он работает в режиме холостого хода, и напряжение на выходах вторичных обмоток, а следовательно, и на выходах первого 5 и второго 6 трехфазных выпрямителей первого 11 и второго 12 выпрямителей будут максимальными. Напряжение трехфазных выпрямителей 5, 6 через вторичные обмотки 15 и 16 импульсного трансформатора 14 прикладываются к электродам плазмотронов 9 и 10.

Напряжения с однофазных выпрямителей 11 и 12 прикладываются к схеме 13 возбуждения высоковольтных импульсов, в результате последняя начинает работать и импульсное напряжение подводится к первичной обмотке импульсного трансформатора 14. При этом во вторичных обмотках 15 и 16 импульсного трансформатора 14 возбуждаются импульсы высокого напряжения, пробивающие межэлектродные зазоры плазмотронов 9 и 10.

Ток, обусловленный этими импульсами, замыкается по низкоомным цепям, содержащим вторичные обмотки 15 и 16 импульсного трансформатора 14, первый 7 и второй 8 конденсаторы и пробитые межэлектродные зазоры плазмотронов 9 и 10. Благодаря этому на элементах первого 5 и j

0 второго 6 выпрямителей не создаются опасные перенапряжения.

Описанный процесс будет продолжаться до тех пор, пока через один из плаЗмот- р онов не начнет протекать ток от первого 5

5 или второго 6 трехфазного выпрямителя. Вследствие неидентичности характеристик плазмотронов, обусловленной технологическими разбросами параметров, горение дуги в одном из плазмотронов, например 9,

0 начинается раньше. Это приводит к тому,

что напряжение на выходе первого трехфаз. ного выпрямителя 5 существенно снизится

ввиду подающей внешней характеристики

трехфазного трансформаторного блока 1,

5 напряжение на выходе второго трехфазного выпрямителя 6 останется практически неизменным. В то время, как напряжение на выходе первого однофазного выпрямителя 11 оказывается недостаточным для нор0 мальной работы схемы 13 возбуждения высоковольтных импульсов, напряжение на входе моста второго однофазного выпрямителя 12 останется неизменным. Поэтому схема 13 возбуждения высоковольтных им5 пульсов в этом случае питается от второго однофазного выпрямителя 12, а вентили первого однофазного выпрямителя 11 будут заперты обратным напряжением.

Импульсное напряжение, генерируе0 мое схемой 13 возбуждения высоковольтных импульсов, продолжает подводиться к первичной обмотке импульсного трансформатора 14. Большая часть напряжения падает на той половине первичной обмотки,

5 которая расположена на том же стержне - ферромагнитного магнитопровода, что и не- , нагруженная высоковольтная вторичная обмотка 16 импульсного трансформатора 14. Такое перераспределение первичного на0 пряжения происходит вследствие падения индуктивного сопротивления нагруженной половины первичной обмотки.

Во второй вторичной обмотке 16 импульсного трансформатора продолжают

5 возбуждаться высоковольтные импульсы, пробивающие межэлектродный зазор второго плазмотрона 10. Этот процесс продол- т жается до тех пор, пока через второй плазмртрон 10 не., начнет протекать ток от второго трехфазного выпрямителя 6. В результате напряжение и во второй группе вторичных обмоток трехфазного трансформаторного блока 1 существенно снизится.

Ток, протекающий через вторичную обмотку 16 импульсного трансформатора 14, приводит к насыщению ферромагнитного материала магнитолровода импульсного трансформатора 14 (совместно с током, протекающим по обмотке 15). В результате произойдет срыв автоколебаний в схеме 13 возбуждения высоковольтных импульсов. Если по какой-либо причине произойдет срыв дуги в одном из плазмотронов, например в первом 9, напряжение на выходах выпрямителей 5 и 11 возрастает, схема 13 возбуждения высоковольтных импульсов начнет работать, импульсы высокого напряжения возникающие во вторичной обмотке 15 импульсного трансформатора 14 будут пробивать межэлектродный зазор плазмот- рона 9 до тех пор, пока через него вновь не начнет протекать ток от первого трехфазного выпрямителя 5.

Источник позволяет обеспечить независимое возбуждение и питание дуги каждого из плазмотронов.

Формула изобретения

Щеточник тока для возбуждения и питания дуги, содержащий трехфазный трансформатор с крутопадающей внешней характеристикой, первый трехфазный неуправляемый выпрямитель, выход которого зашунтирован первым конденсатором, первый однофазный неуправляемый выпрямитель, выход которого соединен с входом схемы возбуждения высоковольтных импульсов с высоковольтным импульсным трансформатором, вторичная обмотка которого соединена одним концом с выходом первого трехфазного неуправляемого вы- прямителя. отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения одновременной и независимой -работы двух плазмотронов, в него введены второй трех- фазный неуправляемый выпрямитель, второй конденсатор, второй однофазный неуправляемый выпрямитель, а трехфазный трансформатор выполнен из трех однофазных трансформаторов с сердечниками стержневого типа, первичная обмотка каждого из которых выполнена из двух полуобмоток, включенных последовательно и согласно, и расположенных на разных стержн-ях магнитопровода, а вторичная обмотка выполнена из двух полуобмоток, расположенных на одноименных стержнях магнитопровода согласно соответствующим первичным полуобмоткам, высоковольтный импульсный трансформатор выполнен с магнито- проводом стержневого типа, первичная обмотка которого состоит из двух полуобмоток, расположенных на разных стержнях магнитопровода и включенных согласно последовательно, а вторичная обмотка состоит из двух полуобмоток, расположенных на разных стержнях согласно первичным обмоткам, при этом одни выводы вторичных полуобмоток, расположенных на одноименных стержнях магнитопровода однофазных трансформаторов/объединены и подключены к первому и второму выходамтрехфазно- го трансформатора, другие выводы вторичных полуобмоток, расположенных на одноименных стержнях магнитопроводов подключены соответственно, к фазам первого и второго трехфазных неуправляемых выпрямителей, выход второго трехфазного неуправляемого выпрямителя зашунтирован вторым конденсатором, выходы первого и второго однофазных неуправляемых выпрямителей объединены, а входы подключены к одной из фаз соответствующего трехфазного неуправляемого выпрямителя и соответственно к первому и второму выходам трехфазного трансформатора, выход второго трехфазного неуправляемого выпрямителя подключен к другому концу вторичной обмотки высоковольтного импульсного трансформатора, концы полуобмоток которой подключены к выходу источника тока.

tfcp/rrv

H

ff,

LHI

| wJj

Изобретение относится к машиностроЦ- н.ию и м.б. использовано в источниках пита- ния для многопостовой плазменной обработки, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения одновременной и независимой работы двух плазмотронов. Трехфазный силовой трансформатор выполнен из трех однофазных трансформаторов стержневого типа и имеет две группы вторичных обмоток, к которым подключены два трехфазных выпрямителя и два однофазных. Импульсный трансформатор схемы возбуждения высоковольтных импульсов выполнен с двумя вторичными обмотками на стержневом маг- нитопроводе. При работе только одного плазмотрона происходит падение индуктивного сопротивления половины первичной обмотки трехфазного силового трансформатора. Это приводит к компенса- ции падения напряжения на ненагруженной вторичной обмотке трансформатора. При возникновении дуги в одном из плазмотронов снижения напряжения на электродах другого не происходит. Схема устройства позволяет использовать один источник тока для питания двух плазмотронов путем независимого их возбуждения. 3 ил. ел С

J

3

Фив. 2

lA/J

и/,

Wj

Фиг.З