Источник питания импульсным током для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов Советский патент 1982 года по МПК H02M3/135 B23P1/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания импульсным током для размерной .электрохимической и электроэрозионной. обработки металлов.

Известен источник питания, выполненный в виде последовательно соединенных источника постоянного тока, межэлектродного промежутка и запираемого посредством контура коммутации силового тиристора 1.

Неуправляемая величина напряжения коммутирующего конденсатора контура коммутации и, в частности чрезмерное возрастание в режимах.близких к коротким замыканиям, межэлектродного промежутка, являются причиной перенапряжений, приводящих к аварийным ситуациям.

Наиболее близким по технической Сущности к предлагаемому является источник питания импульсным током для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов, содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока, межэлектродный промежуток, коммутирующий дроссель и параллельно соединен-, ные автономные высокочастотные инвер;торы, вк.пючаюадие соединенные последовательно с защитными дросселями тиристорные мосты с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока 2.

Являясь фор 1ирователем пакетов суммарных импульсов тока, состоящих из восьми и более одиночных, источник обладает повышенными коммутацион10ными потерями , резко снижающими КПД. : Жесткая, нерегулируемая в послепробойной стадии обработки вольтамперная характеристика источника также ограничивает его технологические

15 возможности.

Цель изобретения - повышение энергетических показателей и расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается

20 за счет того, что в источнике питания импульсным током для размерной электрохимической и электроэроэионной обработки металлов, содержащем последовательно соединенные источ25ник постоянного тока, межэлектродннй промежуток, коммутирующий дроссель и параллельно соединенные автономные высокочастотные инверторы, включающие соединенные последовательно с

30 защитными дросселями тиристорные

мосты с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, дополнительно введены два последовательно соединенных тиристора,шунтирующий тиристор катодной группы тйристорного моста одного из высокочастотных автономных инверторов и цепочка, состоящая из включенных последовательно дополнительного источника постоянного напряжения, режимйого сопротивления и разделительного диода, подключенная между общей точкой последовательно соединенных указанных тиристоров и общей точкой межэлектродного промежутка и источника постоянного тока.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема;на фиг. 2 и 3 - временные диаграммвл тока, протекающего в межэлектродном промежутке. .

Источник питания состоит из включенных последовательно источника 1 постоянного тока с фильтровым конденсатором 2 на выходе, межэлектродного промежутка 3, коммутирующего дросселя 4 и параллельно соединенных автономных высокочастотных инверторов, выполненных в виде соединенных последовательно с защитными дросселями 5, тирйсторных мостов на тиристорах 6-9 с ко чмутирующим.и конденсаторами 10 в диагоналях переменного тока. Параллельно тиристору 7 включены два последовательно соединенных тиристора 11 и 12, средняя точка которых через разделительный диод 13, режимное сопротивление 14 и источник 15 постоянного напряжения соединена с отрицательным электродом межэлектродного промежутка. Включенные последовательно межэлектродный промежуток, коммутирующий и защитный дроссели заи1унтированы диодами 16.

Источник работает следующим образом.

Открытием тиристоров 6 и7. инверторного моста замыкается колебательный контур, образованный фильтровым конденсатором 2, коммутирующим конденсатором 10 первого моста, дросселями 5 и 4, межэлектродным промежутком 3. Конденсатор 10 перезаряжается, формируя передний фронт нагрузочного тока.

Когда напряжение на конденсаторе 10 первого моста станет равным напряжению на фильтровом конденсаторе

2,открываются тиристоры 6, 11 и

12 второго инверторного моста и замыкается колебательный контур, образованный фильтровым конденсатором 2, коммутирующим конденсатором 10. (второй мост),дросселями 5 (второй мост) и 4, межэлектродньм промежутком

3.Нагрузочный ток переводится в контур перезаряда конденсатора 10 (второй мост), а тиристоры б и 7 (первый

мост) окажутся под обратным напряжением, восстанавливая свою уЬравляемость.

При снижении суммарного напряжения межэлектродного промежутка 3 и дросселей 4 и 5 до величины напряжения источника 15 нагрузочный ток переводится в контур, образованный источником 15 постоянного напряжения, режимным сопротивлением 14,диодом 13 дросселями 5 (второй мост) 4 и межэлёктродным промежутком, а тиристоры б и 11 (второй мост) восстанавливают управляемость. Таким образом, межэлектродный промежуток окажете) подключен к источнику постоянного напряжения, величину напряжения которого выбирают вьшге напряжения горения дуги для случая электроэрозионнохимической обработки и выше напряжения анодного растворения для случая электрохимической обработки.

Далее осуществляется запирание тиристора 12 и отключение источника 15 постоянного напряжения при одновременном формирований заднего фронта нагрузочного импульса, длячего включаются тиристоры 8 и 9 (первый мост), затем с задержкой тиристоры 8 и 9 (второй мост)(фиг.2 Напряжение на коммутирующем дросселе 4 окажется встречным для источника 15 постоянного напряжения и тиристор 12 восстанавливает управляемость, а энергия, напасенная в дросселях 4 и .5 в виде разрядного тока выделяется в межэлектродном промежутке через диоды 16.

Длительность запирающего тиристор 12 напряжения можно увеличить, осуществляя работу тирйсторных мостов в следующей последовательности: тиристоры 8 и 9 - первый мост, тиристоры 8 и Э - второй мост, тиристоры

6и 7 - первый мост, тиристоры б и

7- второй мост (фиг. 3).

В предлагаемом источнике питания формирование нагрузочного импульса осуществляется в три стадии. На первой.стадии осуществляется формирование переднего фронта. До момента пробоя межэлектродного промежутка работают высокочастотные инверторы, обладающие жесткий внешней характеристикой и крутым передним фронтом.

На второй стадии после пробоя межэлектродного промежутка подключается источник постоянного напряжения, при этом внешняя характеристика определяется величиной режимного сопротивления, меняя которую, можно регулировать жесткость внешней характеристики.

При этом межэлект зодный промежуто noTpe6yjeT энергию, необходимую для поддержания горения дуги в случае электроэрозионнохимической обработки и для поддержания анодного растворения для случай электрохимической обработки, независимо от величины обрабатываемой площади, т.е. процесс само регулирования.

На третьей стадии осуществляется отключения истгочника постоянного напряжения и формирование заднего фронта нагрузочного импульса посредством работающих высокочастотных инверторов При этом время, предоставляемое для закрытия силового тиристора, определяется длительностью работы инверторов, а не величиной их коммутирующих емкостей, что позволяет резко снизить весогабаритные показатели устройства коммутации.

I . - . .

: Регулируя длительность времени протекания каждой стадии формирования i нагрузочного импульса,их соотношение между собой, можно регулировать

в широких пределах жесткость вольтамперной характерис.тики источника питания, приближая: ее к оптимальной, а именно я;есткую вольтамперную ха рактеристику в предпробойной стадии при малой длительности переднего фронта и большой импульсной мощности,

мягкую вольтамперную характеристику в поспепробойной стадии обработки.

Предлагаемый источник, яёляясь по сути прерывателем постоянного I напряжения, в стадии передачи основной энергии импульса не претерпевает коммутаций, тем самым снижая коммутационные потери и повышая КПД.

Формула изобретения

Источник питания импульсным током для размерной электрохимической и электроэрозионной обработки металлов содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока, межэлектродный промежуток, коммутирующий дроссель и пар аллельно соединенные автономные высокочастотные инверторы, включающие соединенные последовательно с защитными дросселями тиристорные мосты с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что;, с целью повышения энергетических показателей и расширения технологических возможностей, дрдрлнительно введены два последовательно соединенных тиристора , шунтирующий тиристор катодной группы тиристррного моста одного из высокочастотных автономных инверторов и цепочка, состоящая из последовательно включенных дополни- тельного источника постоянного напряжения, режимного сопротивления и разделительного диода, подключенная между общей точкой последовательно соединенных указанных тиристоров и общей ТОЧКОЙ межэлектродного промежутка и источника постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электронная обработка .материалов , Штиинца, 1980, 1, с. 11О,

2.Авт-орское свидетельство СССР № 759285, кл. В 23 Р 1/02,

Н 02 М 5/42, 1978.

Г--I

3n