Релаксационный генератор импульсов для питания электроэразионных станков Советский патент 1976 года по МПК B23P1/02 

1

Изобретение относится к электроэрозионной обработке материалов и, в частности, к источникам питания электроэрозионных станков.

Известны релаксационные генераторы импульсов, обеспечивающие возможность формирования коротких и достаточно мощных разрядных импульсов, адаптируемость к состоянию эрозионного промежутка, они сравнительно просты и надежны, но малопроизводительны.

С целью повышения их производительности, например, зарядка емкостного накопителя осуществляется несколькими короткими импульсами тока. По этому способу работает схема, состоящая из источника постоянного напряжения, транзисторных ключей и накопительной емкости, в которой возможен вариант, когда зарядные блокинг-генераторы возбуждаются (открываются) в функции состояния эрозионного промежутка путем снятия сигнала с нелинейного сопротивления.

Пзвестная схема имеет недостаточно высокую выходную мощность вследствие импульсного заряда емкости (что увеличивает время заряда), больщой ток короткого замыкания, ухудшенную чистоту поверхности из-за налол ення на импульсы разряда емкости тока цепи заряда.

Целью изобретения является увеличение выходной мощности релаксационного генератора без ухудшения чистоты поверхности и резкое снижение тока короткого замыкания. Для достижения указанной цели в релаксационном генераторе с транзисторным зарядным ключом применена схема запирания транзисторов (например, одновибратор), вход которой подключен к линейному датчику тока в цени разряда емкостного накопителя, либо к

датчику напряжения, фиксирующему пробой эрозионного промежутка. Схема запирания транзисторов выполнена безынерционной, т. е. не имеет задержки на срабатывание.

С целью автоматического изменения задержки на включение транзисторов в зависимости от длительности тока разряда времязависимая схема, например пик-детектор, подключенная к разрядной цени, или переключатель величины наконительной емкости

соединены в схеме запирания с теми цепями, которые определяют момент обратного опрокидывания схемы.

В случае использования датчика напряжения вход схемы запирания транзисторов соединен через диод с выходом дифференцирующей цепи, подключенной параллельно эрозионному промежутку.

На фиг. 1 и 2 даны блок-схема и принципиальная схема предлагаемого релаксационлого генератора.

Силовая часть генератора состоит (фиг. 1) из источника 1 постоянного напрял ения, транзисторного ключа 2 с токоограничивающим сопротивлением накопительной емкости 3 и эрозионного промежутка (ЭП) 4. Вход схемы 5 запирания зарядных транзисторов (размыкания ключа 2) соединен с линейным датчиком 6 тока, либо датчиком 7 напряжения на ЭП. Времязависимая схема 8, подключенная к разрядной цепи, соединена с теми цепями схемы 5 запирания, которые определяют время ее обратного опрокидывания.

Зарядный транзисторный ключ 2 (фиг. 2) состоит из параллельно соединенных каскадов на транзисторах 9, 10 с коллекторными сопротивлениями 11, 12. Суммарное токоограничивающее сопротивление зарядной цепи определяется количеством включенных каскадов.

Схема 5 запирания выполнена в виде одиовибратора на транзисторах 13, 14,. в котором длительность импульса определяется хронирующими элементами 15, 16, а время установления в исходное состояние - емкостью 17 обратной связи.

Управление силовыми транзисторами 9 и 10 осуществляется от усилителя 18 (на транзисторе 19), соединенного с одиовибратором 5. Одиовибратор 5 и усилитель 18 питаются от комбинированного источника 20, 21 и неточиика 22 запирающего смещения. Общая точка источников 20 и 21 соединена с эмиттерами силовых транзисторов 9, 10, у которых отпирающие базовые токи формируются сопротивлениями 23, 24 от источника 20, азапирание осуществляется через диоды 25, 26 от источника 21. Переключение емкостей 3 и 17 производится одиовремеиио через связь 27. Вход Одиовибратор а 5 подключен к датчику 6 тока (трансформатору) в разрядной цепи генератора.

Генератор работает следующим образом.

При подсоединении источников питания транзисторы 9 и 10 открыты и иротекает ток заряда емкости 3. Если напряжение на ЭП и расстояние между электродами таковы, что возможен пробой, начинает формироваться импульс разрядного тока. При этом появляется импульс напряжения на обмотке трансформатора 6, приводящей к запуску одиовибратора 5. Транзистор 13 заиирается, а транзистор 19 усилителя 18 открывается, приводя к форсированному запиранию силовых транзисторов 9, 10 (от источиика 21 через открытый транзистор 19 и диоды 25, 26).

Таким образом, при формировании импульса разрядного тока зарядная цепь отключается, т. е. устраняется главный недостаток релаксациоиной схемы, что позволяет многократно увеличить выходную мощность, Длительность импульса одновибратора 5 вместе с временем установления его в исходное состояние выбираются больщими, чем сумма длительностей разрядного импульса и восстановления диэлектрической прочности ЭП.

После обратного опрокидывания одновибратора 5 транзистор 19 запирается, а силовые транзисторы 9, 10 открываются. Цикл повторяется. Л аксимальная частота повторения разрядных импульсов определяется времязадающими элементами 15, 16, 17.

В предлагаемом генераторе схема запираиия транзисторов безынерционна, т. е. не имеет принципиально задержки на срабатывание, а используемые транзисторы должны быть высокочастотными (с временем переключения 30-100 нсек). В иротивиом случае иа ток разряда емкости 3 будет иакладываться зарядный ток через ключ 2.

Датчик 6 тока выполнен линейным, что позволяет при использовании времязависимой схемы 8, например пикдетектора, подключенного к выпрямителю сигналов трансформатора тока, автоматически изменять задержку на включение зарядиых транзисторов в функции длительности разрядных импульсов.

Поскольку длительность разрядных импульсов определяется при прочих равных условиях величиной накопительной емкости 3, то одновременно с переключением этой емкости (фиг. 2) переключается емкость 17 в цепи обратной связи одиовибратора 5, величина которой определяет время его обратного опрокидывания. В результате с увеличением длительности разрядных импульсов автоматически снижается максимальная частота их следования, задаваемая схемой 5 запирания. В одновибраторе 5 это снижение может быть выполнено также с помощью переключения хронирующих элементов 15, 16.

В случае короткого замыкания (к. з.) ЭП нарастающий ток к. з. вызывает срабатывание одновибратора 5 и запирание зарядных транзисторов 9, 10: ток через ЭП 4 прекращается. Через время, определяемое длительностью импульса и длительностью установления одиовибратора в исходное состояние, наступает обратное опрокидывание схемы, в результате которого транзисторы 9, 10 опрокидываются. Вновь начинает протекать ток к. 3. Цикл повторяется. Амплитуда импульсов зависит от уровня срабатывания схемы 5. Короткие пучки тока формируются до тех пор, пока к. 3. не будет ликвидировано. Таким образом при коротких замыканиях ЭП ток к. 3. оказывается много меньше его рабочих значений, когда транзисторы 9, 10 не оказывают влияния иа разрядные импульсы.

В случае применения датчика 7 напряжения, фиксирующего пробой эрозионного промел утка, параллельно последнему подключается дифференцирующая цепь, соединенная через диод со входом схемы 5 запирания.

Итак, предлагаемая схема релаксационного генератора с транзисторным ключом в зарядной цепи позволяет многократно увеличить его выходную мощность без ухудшения чистоты поверхности, поскольку зарядная цепь разобщается от разрядной на время формирования рабочих импульсов, вследстЁие чего величина зарядного сопротивления может быть резко уме;ьше11а. Кроме того, в генераторе по предлагаемой схеме ток короткого замыкания много меньше рабочего (в известных генераторах он примерно вдвое превышает рабочий). В результате при обработке исключается возможность прижогов на детали.

Формула изобретения

Релаксационный генератор импульсов для питания электроэрозионных станков с.зарядными транзисторными ключами, связанными с датчиком состояния эрозионного промежутка в разрядной цепи, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мош,ности и снижения тока короткого замыкания, в качестве датчика использован линейный датчик тока или датчик пробоя, а указанная связь осун1ествляется через безынерционную схему запирания, например одновибратор, выход которой подключен к усилителю с комбинированным источником питания.

-L:

ф

Т

J

|z::i

Фиг 1