Устройство для воздушно-плазменнойРЕзКи МЕТАллОВ Советский патент 1981 года по МПК B23K31/10 

I

Изобретение относится к элекТро- технологии, а именно к области резания металлов воздушно-плазменной дугой.

Известна установка для воздушноплазменной резки металлов, у которой основная (р ежущая) плазменная дуга возникает после возбуждения дежурной или вспомогательной дуги l J.

Однако при этом ток и напряжение на основной (зависимой) плазменной дуге не стабилизируется.

Наибо: ее близкой по технической сущности к предложенной является машина для воздушно-плазменной резки металлов Киев-2, у которой первоначально с помощью осциллятора зажигается вспомогательная плазменная дуга между катодным узлом и соплом плазмотрона. Вспомогательная плазменная дуга питается от отдельного двухполупериодного трехфазного выпрямителя. Ток вспомогательной плазманной дуги ограничен резистором до 10-20 А. Если факел вспомогательной плазменной дуги касается изделия (анода), то одновременно возникает основная плазменная дуга, ток которой ограничен водоохлаждаемым резистором до 50-80 А. Эта плазменная дуга запитывается от того же неуправляемого выпрямителя, что и вспомогательная дуга, и называется

0 плазменной дугой пьедестала. Вспомогательная плазменная дуга после зажигания плазменной дуги пъедестала отключается, а плазменная независимая дуга 1тьедестала продолжает

5 гореть. При загорании плазменной независимой дуги пьедестала включается управляемый выпрямитель, и ток плазменной дуги начинает авто матически нарастать до установленной заранее величины (50-300 А). Таким образом, величина тока режущей плазменной дуги является суммой тока плазменной дуги пьедестала и тока, определяемого фазовым углом включения тиристоров управляемого выпрямителя. Наличие плазменной независимой дуги (дуги пьедестала) позволяет осуществить в процессе резания стабилизацию тока на дуговом промежутке при изменении длины дуги с помощью управляемого вьшрями теля и тем самым обеспечить устойчивое горение основной части режущей плазменной дуги (зависимой плаз менной дуги) 2 . Однако на ;пр1-гаудительно Ъхлаждаемом балластном резисторе в процессе работы установки постоянно выделяется тепловая мощность, равная 4,5-11,5 кВт. Например, при потребл емой установкой общей мощности 45 кВ на плазмотроне в месте реза вьщеляется 40 кВт, и 5 кВт на водоохлаждаемом балластном резисторе. Кроме того, этот резистор часто выходит из строя в процессе работы установки, так как скорость охлаждения воды не постоянна. При снижении скорости проточной воды съем тепла с резистора ухудшается. В процессе эксплуатации установки водоохлаждаемый резистор часто- выходит из строя в результате ухудшения съема тепла с оезистора при понижении скорости протока охлаждаемой жидкости. Наличие принудительно охлаждаемого балластного резистора в цепи дежурной плазменной дуги является общим недостатком известных машин. Тепловые потери электрической энерги на балластном принудительно охлаждаемом резисторе снижают коэффициент полезного действия установки на 10-25% и понижают надежность ее рабо ты. Целью изобретения является повышение надежности и КПД устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен двухканальный магнито-тиристорный регулятор, содержащий блок полуволновых дросселей насыщения и установленных в каждом канале блок тиристоров, а также два блока импульсно-фа зового управления, подключенных ко входам двухканального магнито-тиристорного регулятора, при этом входы блока полуволновых дросселей насыщения и блоков тиристоров подключены к источнику переменного тока, выход блока полуволновых дросселей насыщения подключен ко входу выпрямителя, вход блока импульсно-фазового управления одного канала подключен к блоку управления, а вход блока импульсно-фазового управления другого канала подключен к блоку регулирования и стабилизации тока дугового промежутка., На фиг. 1 приведена блок-схема устройства.. Устройство для воздушно-плазменной резки металлов состоит из источника 1 трехфазного переменного напряжения, двухканального трехфазного магнитно-тиристорного регулятора 2 переменного тока в составе блока 3 полуволновых дросселей насыщения, блока 4 тиристоров первого канала управления, блока 5 тиристоров второго канала управления, блока 6 импульсно-фазового управления блоком 4 тиристоров, блока 7 импульсно-фазового управления блоком 5 тиристоров, двухполупериодного трехфазного выпрямителя 8, собранного по схеме Ларионова, ллазмотрона 9 в составе катодного узла 10, сопла П, изделия (анод) 12, устройства 13 поджига дуги (осциллятор), резистора 14, конденсатора 15, датчиков 16 тока и напряжения на дуговом промежутке, блока 17 управления, блока 18 ре-гулирования и стабилизации тока на дуговом промежуткеi Силовые входы блока 3 полуволновых дросселей насьщ1ения, блоков 4, 5 тиристоров подключены к источнику трехфазного напряжения переменного тока, выход блока полуволновых дросселей насыщения подключен к входу вьшрямителя 8, выходы блоков 4, 5 тиристоров подключены к соответствующим входам блока 3 полуволновых дросселей насьпцения. Плюсовой выход выпрямителя 8 соединен с изделием 12 (анод), и через резистор 14 и устройство 13 поджига дуги подключен к соплу 11 плазмотрона 9.Минусовой выход выпрямителя 8 подсоединен к катодному узлу 10 плазмотрона 9 и через конденсатор 15 - к точке последовательного соединения резистора 14 с устройством 13 поджИга дуги. Импульсный выход блока 6 импульсно-фазового управления блока 4 тиристоров подключен к .управляющему входу блока тиристоров 4 первого канала управления, импульсный

выход блока 7 импульсно-фазового управления блока 5 тиристоров подключен к управляющему входу блока тиристоров 5 второго канала управления. Аналоговый вход блока 7 импульсно-фазового управления тиристорами блока 5 подключен к выходу блока 18 -регулирования и стабилизации напряжения на дуговом промежутке. Измерительный вход датчиков 16 тока и напряжения подсоединен к цепи протекания тока через основную плазменную дугу, а нормализовйнный выход датчиков тока и напряжени подсоединен к измерительному входу блока 18 регулирования и стабилизации тока и напряжения на дуговом промежутке. Первый выход блока 17 управления подсоединен к управляющему входу устройства 13 поджига дуги, второй выход блока 17 управления подсоединен к управляющему входу блока 18 регулирования и стабилизации напряжения на дуговом промежутке, третий выход блока 17 управления подсоединен к аналоговому входу блока 6 импупьсно-фазового управления тиристорами блока 4 Функциональная взаимосвязь блоков структурной схемы устройства осуществляется следующим образом. При включении устройства с третье го выхода блока 17 управления подается аналоговый сигнал в блок 6 импульсно-фазового управления тиристор ми на включение тиристоров блока 4, входящего в состав двухканального трехфазного магнитного регулятора. Блок 6 импульсно-фазового управления вьщает на управляющие переходы тиристоров блока 4 импульсный сигнал с фазовым углом включения тиристоров О1 0-180°зл. град. Тиристоры блока 4 включаются, и на выходе магнитнотиристорного регулятора 2 появляется напряжение, поступающее на двухполупериодный трехфазный выпрямитель, собранный по схеме Ларионова, достаточное для протекания тока требуемой величины в плазменной дуге пьедестала. Одновременно с первого выхода блока 17 управления на управляющий вход устройства 13 поджига дуги пода ется сигнал на включение поджига дуги, и со второго выхода поступает сигнал на включение блока 18 регулир вания и стабилизации тока и напряжения на дуговом промежутке. Блок 13

поджига дуги вырабатывает высоковольтные импульсы, следующие с частотой сети, которые через конденсатор 15 прикладываются к катодному узлу 10 и соплу 11 плазмотрона 9. Меж.цу соплом 11 и катодным узлом 10 плазмотрона возникает вспомогательная дуга, которая питается от двухполупериодного трехфазного выпрямителя 8 через ограничивающий резистор 14. Если факел вспомогательной дуги касается изделия (анода) 12, то одновременно возникает плазменная дуга пьедестала между катодным узлом 10 плазмотрона

изделием (анодом) 12. Ток плазменной дуги пьедестала определяется углом включения тиристоров блика 4 первого канала управления и блоком 3 полувол новых дросселей насыщения, а именно

местом подключения силовых выводов тиристоров блока 4 к отводам полуволновых дросселей насыщения блока 3. Сигнал с первого выхода блока управления 17 отключается через интервал

времени, достаточный для зажигания: плазменной дуги пьедестала. Блок поджига дуги и вспомогательная дуга отключаются. Блок 18 регулирования и стабилизации тока на дуговом промежутке осуществляет -через блок 7 импульсно-фазового управления тиристорами плавное нарастание тока плазменной дуги до заданного оператором значения, и в дальнейшем осуществляет стабилизацию заданного оператором значения тока плазменной дуги при изменении длины дуги. Величина тока плазменной дуги измеряется датчиком 16 тока и подается с его выхода на измерительный вход блока 18 регулирования и стабилизации тока. Изменяемая часть тока режущей плазменной дуги определяется углом включени.я тиристоров блока 5 второго канала управления к блоком 3 полуволновых дросселей насыщения, а именно жестом подключения силовых выводов тиристоров блока 5 к отводам полуволновых дросселей насыщения блока 3. Блоки 3-5 образуют пе рвый управления напряжением на выходе, и блоки 3, 5, 7 образуют второй управления напряжением на том же выходе двухканального трехфазного магнитно-тиристорного регулятора 2, при этом каждый из каналов управления позволяет осуществить раздельное время управления выходным напряжением таким образом, что в те промежутки времени в течение каждого полупериода пи тающего напряжения, когда второй ка нал управления не работает, заданно токопрохождение обеспечивает первый канал управления, и в момент подключения второго канала управления все токопрохождение обеспечивается только за счет второго канала управления. Момент подключения второго канала управления определя: ется фазовым углом включения тиристоров блока 5, Таким образом, благодаря двухканальной системе управления магнитно-тиристорного регулятора 2 с общим выходом переменного регулируемого напряжения, подключенного к трехфазному двухполупериодному выпрямителю-, можно совместить цепи токопрохождения плазменной дуги пъедестала и основной режущей дуги без включения в цепь плазменной дуги пьедестала балластных резисторов , что повышает коэффициент полез |Ного действия на 10% и надежность машины, Формула изобретения Устройство йля воздушно-плазменной резки металлов, содержащее выпрямитель, подключенный к источнику Переменного тока и к блоку регу58ирования и стабилизации тока дугового промежутка, блок управления, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности работы и КПД устройства, в него введен двухканальный магнитно-тиристорный регулятор, содержащий блок полуволновых дросселей насыщения и установленный в каждом канале блок тиристоров, а также два блока импульсу но-фазового управления, подключенньгк ко входам двухканального магнитно-тиристорного регулятора, при этом входы блока полуволновых дросселей насыщения и блоков тиристоров подключены к источнику переменного тока, выход блока полуволновых дросселей насьщения подключен ко входу вьшрямителя, вход блока импульсно-фазового управления одного канала подключен к блоку управления, а вход блока импульсно-фазового управления другого канала подключен к блоку регулирования и стабилизации тока дугового промежутка., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Лиходед В.П. и Назаренко И.И. Резка плазменной дугой. Научно-технич, сб., N 2, (14), Машиностроение, 1962. 2..Аппарат Киев-2 А168694. Техническое описание и инструкция по эксплуатации А 1686.00.00. ТО, Киев, 1975.