Универсальный тиристорный генератор импульсов малой длительности Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки и предназначено для использования в качестве источника питания электроэрозионных прецизионных станков. Известен тиристорный генератор на базе мостовых последовательных инвер торов, содержащий четыре тиристора, которые попарно отпираются от воздействия импульсов системы управления ij . Недостатком данного генератора является неодинаковость условий запи рания тиристоров каждой пары. Наиболее близким техническим реше нием к данному является генератор им пульсов, который представляет собой тиристорный мостовой инвертор с включением эрозионного промежутка в цепь источника питания L2. Недостаток данного генератора им пульсов заключается в том, что он н позволяет вести плавно регулировку амплитуды и длительности импульсов тока. Цель изобретения - улучшение уЪл ВИЙ коммутации тиристоров и регулирования амплитуды и длительности им пульса тока через эрозионнь:й прсяле.жуток. Поставленная цель достигается тем, что в универсальном тиристорном генераторе импульсов малой длительности, содержащем включенные последовательно источник питания, тиристорный мостовой инвертор с двумя группами накопительных конденсаторов, токоограничивающий дроссель, звено магнитного сжатия и .эрозийный промежуток, одна из групп конденсаторов имеет среднюю точку, которая через регулируемый резистор подключена к полюсу источника питания. Эрозийный, промежуток подключен через выпрямитель между средней точкой одной из групп накопительных конденсаторов и полюсом источника питания. На фиг. 1 представлена принципиальная схема тиристорного генератора импульсов; на фиг. 2 - принципиальная схема тиристорного генератора импул сов с вариантом включения эрозийного промежутка; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу. Тиристорный генератор импульсов содержит источник 1 питания, который подключен одним полюсом к мостовому инвертору, состоящему из тиристоров 2, 3, 4 и 5, имеющему две группы

накопительных конденсаторов б, 7 и 8. Ко второму полюсу мостового инвертора подключен токоограничивающий дроссель 9, который через звено 10 магнитного сжатия, подключен к эрозионному промежутку 11 и второму полюсу источника питания 1. Сюда же через регулируемый резистор 12 подключена средняя точка группы накопительных конденсаторов 7 и 8. Импульсы управления подаются от автономной системы управления (на чертеже не показана), на тиристоры 2, 4 и 3, 5,которые при этом попарно отпираются.

Генератор импульсов работает еледующим образом.

С подачей импульсов управления на отпирание тиристоров 2 и 4, последние отпираются, создавая ток зарядки накопительных конденсаторов б, 7 и 8. В установившемся ре- жиме напряжение на них будет иметь полярность, показанную на фиг. 1. После окончания зарядки накопительных конденсаторов 6, 7 и 8 тиристоры 2 и 4 закроются. Затем подаются имцульсы управления на тиристоры 3 и 5, которые отпираются, создавая ток перезарядки накопительных конденсаторов б, 7 и 8.

Ток перезарядки накопительных конденсаторов 6, 7 и 8 протекает через источник 1 питания, тиристоры 3 и 5 .токоограничивающий дроссель 9, звено 10 магнитного с;хатия, эрозионный промежуток 11. Напряжение на накопительных конденсаторах показано на фиг.З (а). Импульс тока через токоограничивающий дроссель 9 имеет вид, показанный на фиг, 3 (б). Этот импульс тока, проходя через звено 10 сжатия, принимает вид, показанный на фиг. 3 (в). Его амплитуда выше, длительность меньше.

При процессе перезарядки накопительных конденсаторов 6, 7 и 8 вначале при уменьшении напряжения в токоограничивающем дросселе 9 и частично в магнитном звене 10 сжатия накапливается энергия. Эта энергия затем отдается накопитёльнЕлм конденсаторам 6,. которые в свою очередь перезаряжаются до напряжения большего, чем напря}:ение источника 1 питания. На1 опительные конденсаторы 7 ij 8 при этЬм перезаряжаются в зависимости от величины сопротивления резистора 12, которое может быть активным или индук.тив«ым. При больших вел5:1чинах этого сопротивления характер напряжения отличается от показанного на фиг. 3 (а).

Ток перезарядки накопительных конденсаторов 7 и 8 имеет другие перезарядные цепи. Конденсатор 8 перезаряжается через резистор 12, источник 1 питания, тиристор 3, По окончании перезарядки напряжение на конденсаторе 8 изменяет знак и достига ет величины большей, чем напряжение источника 1 питания. К тиристору 3 прикладывается отрицательное напряжение равное разности напряжений заряженного конденсатора 8 и источника 1 питания. Под действием этого напряжения тиристор 3 запирается. Перезарядка накопительного конденсатора 7 происходит по цепи: тиристор 5, токоограничивающий дроссель 9, магнитное звено 10 сжатия, резистор 12. По окончании перезарядки накопительного конденсатора 7 отрицательное напряжение прикладывается к тиристору 5, который запирается. Часть тока перезарядки накопительных конденсаторов 7 и 8 протекает через те же цепи, что и накопительного конденсатора 6. Величина этого тока зависит от величины сопротивления резитора 12. Чем меньше его величина, тем меньйе составляющая этого тока. Величина сопротивления резистора 12 влияет на добротность схемы, на время перезарядки накопительных конденсаторов б, 7 и 8 (фиг.З а, -пунктлрные линии). В этом случае сопротивление резистора 12 не велико по сравнению с другими сопротивлениями в цепи прохождения тока накопительны конденсаторов б, 7 и 8 и добротност .ниже, перезарядка происходит быстрее, накопительные конденсаторы перезаряжаются до меньшей величины напряжения. Соответственно меньшее значение имеют токи через токоограничивающий дроссель 9, и магнитное звено 10 сжатия, меньшее значение имеет ток через эрозионный промежуток 12 (фиг. 3, пунктирные линии).

Изменяя величину резистора 12, можно регулировать величину и длительность импульса тока через эрозионный промежуток 11.

Кроме того, генератор импульсов после незначительной переделки может быть использован для формировани импульсов малой длительности (при- j мерно,1-2,5 мкс).

Между средней точкой одной из групп конденсаторов 7, 8 и полюсом питания подключен через выпрямитель ,13 аэрозионный промежуток 11 (фиг. 2

Генератор импульсов работает еледуквдим образ ом.

До начала работы накопительные конденсаторы б, 7 и 8 заряжены до напряжения ур.азанной на фиг. 1 полярности. От системы управления-(на схеме не показано) подаются импульсы управления на тиристоры 3 и 5, которые отпираются. Накопительные конденсаторы 6, 7 и 8 перезаряжаются. Перезарядка накопительного конденсатора 6 происходит, как в предьедущем случае. Накопительный конденсатор 8 перезаряжается по цепи: тиристор 3, источник 1 питания, выпрямитель 13 и эрозионный промежуток 11. Так как цепь короткая, перезарядка происходи за малое время, и формируется мощный короткий импульс тока. Одновременно происходит перезарядка накопительного конденсатора 7 по цепи: резистор 12, магнитное звено 10 сжатия, токоограничивающий дроссель 9, тиристор 5. Токи перезарядки накопительных конденсаторов 7 и 8 имеют разные знаки. Через эрозионный проме жуток 11 протекает ток перезарядки накопительного конденсатора 8, умень шенный за счет тока перезарядки нако пительного конденсатора 7. Начальные участки у обоих токов примерно одина ковы и определяются в основном свойствами тиристоров (временем распространения включенного состояния и т.д.) и на этих участках они взаимно исключают друг друга. На других участках ток перезарядки накопительного конденсатора 7 мал, и существен ного влияния не оказывает,Таким обра зом, начальный пологий участок тока эрозионного промежутка 11 исключен, а оставшаяся часть импульса тока име ет крутой передний фронт и малую дли тельность. При подаче импульсов управления на тиристоры 2 и 4 рабочий цикл повторяется. Формула изобретения 1.Универсальный тиристорный генератор импульсов малой длительности, содержащий включенные последователь- но источник питания, тирнсторный мостовой инвертор с двумя группами накопительных конденсаторов, токоограничивающий дроссель, звено магнитного сжатия и эрозионный промежуток, о тличающийся тем, что, с целью улучшения условий коммутации тиристоров и регулирования амплитуды и длительности импульса тока через эрозионный промежуток, одна из групп конденсаторов имеет среднюю точку, которая через регулируемый резистор подключена, к полюсу источника питания. 2.Универсальный тиристорный генератор импульсов малой длительности по П.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью уменьшения длительности импульса тока, эрозийный промежуток подключен через выпрямитель между средней точкой одной из групп накопительных конденсаторов и полюсом источника питания. Источники инфОЕ 1адии, принятые во внимание при экспертизе 1.-Джентри Ф., Гутцвиплер Ф. и др. Управляемые полупроводниковые вентили. Пер. с англ. М. Мир, 1967, с.408, фиг. 9,11. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 1619793/25-08.

а

3

V

f

ta