Генератор импульсов Советский патент 1982 года по МПК B23P1/02 H02M7/06 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к созданию генераторов электрических импульсов, которые могут быть использованы, в частности, в процессах электрозональной обработки. Известен генератор импульсов, который содержит трехфазный источник переменного тока с тремя отдельными выходными фазными обмотками, три цепочки, каждая из которых состоит соответственно из последовательно соединенных фазной обмотки упомянутого источника, силового конденсатора и одной обмотки трехобмоточного линейного дросселя, каждая обмотка которого отводом от части ее витков разделена на две секции, три полупроводниковых элемента, например тиристор и два диода, один из которых своим анодом подключен к точке роединения силового конденсатора и первой обмотки линейного дросселя первой цепочки, емкостной накопитель, положительная обкладка которого подключена к катоду тиристора, причем вторая и третья обмотки трехобмоточного линейного дросселя соединены между собой последовательно-встречно, и на номинальной частоте источника переменного тока емкостное сопротивление силового конденсатора каждой цепочки по абсолютной величине равно индуктивному сопротивлению секции трехобмоточного линейного дросселя, которая непосредственно соединена с соответствующим силовым конденсатором, и блок контроля напряжения и управления тиристором, причем катоды диодов соединены с положительной обкладкой емкостного накопителя, а его отрицательная обкладка соединена с началами обмоток трехобмоточного линейного дросселя, фазные обмотки упомянутого источника соединены по схеме звезды, а анод диода (тиристора) соединен с точкой соединения силового конденсатора и второй (третьей) обмотки трехобмоточного линейного дросселя 1 . Генератор импульсов характеризуется следующими недостатками. Наличие трех тиристоров в трехфазном управляемом выпрямителе неизбежно приводит к достаточно сложной схеме управления тиристорами, и как следствие, к неоправданно завыщенным показателям массы и габаритов блока контроля напряжения и управления тиристорами. Кроме того, такое устройство имеет

сравнительно невысокое максимальное зарядное напряжение на емкостном накопителе, величина которого равна 0,5 Q Емф, где Q - добротность контура, состоящего из двух силовых конденсаторов, двух обмоток трехобмоточного линейного дросселя и двух фазных обмоток источника переменного тока где амплитудное значение фазного напряжения трехфазного источника переменного тока, что ограничивает функциональные возможности генератора, а также отрицательно сказывается на его энергетических показателях, например величине максимальной энергии, запасаемой за один цикл заряда емкостным накопителем, отнесенной к массе всего генератора.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора и улучшение его энергетических показателей путем увеличения максимального зарядного напряжения емкостного накопителя.

Цель достигается тем, что генератор импульсов дополнительно снабжен двумя конденсаторами, один из которых включен между точкой соединения анода тиристора и катода одного диода и точкой соединения третьей обмотки линейного дросселя и силового конденсатора третьей цепочки, а второй включен между началом первой обмотки линейного дросселя и точкой соединения отрицательной обкладки емкостного накопителя и анода другого диода, катод которого подключен к началу второй обмотки трехобмоточного линейного дросселя, причем начала выходных фазных обмоток источника переменного тока подключены к отводам от части витков соответствующих обмоток трехобмоточного линейного дросселя, а концы первой и второй обмоток его соединены между собой.

Такое схемное решение позволяет увеличить максимальное зарядное напряжение на емкостном накопителе до величины, которая в 5,4 КQ раз превышает амплитудное значение фазного напряжения трехфазного источника переменного тока, но при практическом сохранении массы и габаритов устройства, обеспечивает увеличение электрической энергии, запасаемой емкостным накопителем за один цикл заряда, а следовательно, и расширяет функциональные возможности предложенного генератора.

На чертеже схематически представлен геенератор импульсов для электроэрозионной обработки.

Устройство содержит емкостной накопитель 1, три цепочки, каждая из которых выполнена из последовательно соединенных обмоток 2 (3 и 4) трехобмоточного линейного дросселя, каждая обмотка которого выполнена с отводом от части ее витков, силового конденсатора 5 (6 и 7) и выходной

фазной обмотки 8 (9 и 10) трехфазного источника переменного тока, управляеемый диодно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, выполненный на двух диодах 11 и 12, тиристоре 13 и двух конденсаторах 14 и 15, который выходом подключен к емкостному накопителю 1 и блок 16 контроля напряжения и управления тирисjopOM. Диод 12 катодом подключен к точке соединения анода тиристора 13 и конденсатора 14, свободная обкладка которого подключена к точке соединения обмотки 2 трехобмоточного линейного дросселя и силового конденсатора 5, диод 11 своим катодом подключен к точке соединения обмоток 2 и 3 трехобмоточного дросселя, а анодом - к точке соединения накопительного конденсатора и конденсатора 15, другая обкладка которого соединена с началом обмотки 4 трехобмоточного линейного дросселя. Начала выходных фазных обмоток 8, 9 и 10 источника переменного тока соединены с отводами от части витков соответствующих обмоток 2, 3 и 4 трехобмоточного линейного дросселя, а концы обмоток 3 и 4 трехобмоточного линейного дросселя подсоединены к аноду диода 12.

Предложенный генератор импульсов для электроэрозионной обработки работает следующим образом.

Каждая фазная обмотка 8 (9 и 10) трехфазного источника переменного тока с соответствующей секцией обмотки 2 (3 4) трехобмоточного линейного дросселя и силовым конденсатором 5 (6 , 7) образуют последовательные LC-контуры, индуктивные и емкостные сопротивления которых на частоте источника по модулю равны между собой. В этом случае в контуре имеет место резонанс напряжений, при котором мгновенные значения резонансных напряжений, возникающих на индуктивно-емкостных элементах каждого контура по абсолютной величине равны между собой и противоположны по фазе. При этом за счет трехфазного источника переменного тока мгновенные значения резонансных напряжений на соответствующих индуктивноемкостных элементах всех трех контуров и, в частности, на трех соответствующих секциях трехобмоточного линейного дросселя, сдвинуты друг относительно друга на 120 электрических градусов, и их амплитуды равны рЕ„ф,где Q - добротность контура, содержащего одну фазную обмотку 8 (9 и 10) источника переменного тока, соответствующую секцию обмотки 2 (3 и 4) трехобмоточного линейного дросселя и один силовой конденсатор 5 (6 и 7), амплитуда фазного напряжения трехфазного источника переменного тока. При достаточно высокой добротности контура можно исключить из рассмотрения величину напряжения на выходных фазных обмотках трехфазного источника переменного тока, поскольку она значительно меньше величины напряжений, возникающих на индуктивно-емкостных элементах этих резонансных контуров. При закрытом тиристоре 13 электромагнитные процессы, имеющие место в устройстве, протекают следующим образом. Конденсатор 14 (15) при открытом диоде 12 (11) заряжается по цепи 2-3-12-14 (11-3-4-15) до напряжения, равного , где К - коэффициент трансформации. Это происходит в течение промежутка времени, при котором к аноду диода 12 (11) приложен положительный по отношению к его катоду потенциал, определяемый суммой мгновенных значений напряжений на обмотках 2 и 3 (3 и 4) трехобмоточного линейного дросселя и напряжением на конденсаторе 14 (15). При открь1тии тиристора 13 максимальное значение напряжения, которое может быть приложено к емкостному накопителю, определяется суммой напряжений на конденсаторах 14 (15), равной 2-vrJKQ Е« и мгновенным значением напряжения на трех обмотках 2, 3 и 4 трехобмоточного линейного дросселя, максимальное значение которого определяется геометрической суммой этих напряжений и равно 2KQE В связи с этим, максимальное значение зарядного напряжения на емкостном накопителе составит величину, равную (2 + XKQE,,T. е. 5,4K-QE.ToK заряда в этом режиме (к концу цикла заряда) течет по цепи 15-4-3-2-14-13-1. Блок 16 осуществляет контроль напряжений на емкостном накопителе 1, а также подачей импульсов управления на управляющий электрод тиристора 13 обеспечивает возможность регулирования уровня напряжения, до которого требуется зарядить емкостной накопитель 1. Схема управления тиристором 13 может быть выполнена по любой из известных схем управ тения.

Таким образом, предложенный генератор импульсов для электроэрозионной обработки позволяет в 3 раза сократить и улучшить массо-габаритные показатели блока управления, при одновременном увеличении более чем в 10 К раз, по сравнению с известным генератором импульсов, диапазона регулирования максимального значения зарядного напряжения на емкостном накопителе.

что улучшает его удельные энергетические показатели.

Формула изобретения

Генератор ;импульсов, содержащий трехфазный источник переменного тока с тремя отдельными выходными фазными обмотками, трехобмоточный линейный дроссель, каждая обмотка которого отводом-от части ее

Q витков разделена на две секции, а вторая и третья обмотки соединены между собой последовательно-встречно, три цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных обмотки трехфазного источника переменного тока, обмотки трехоб5 моточного линейного дросселя и силового конденсатора, тиристор и два диода, один из которых своим анодом подключён к точке соединения силового конденсатора и первой обмотки линейного дросселя первой цепочки;

Р емкостной накопитель, положительная обкладка которого подключена к катоду тиристора, блок контроля напряжения и управления тиристором, отличающийся тем, что, с целью улучщения энергетических показателей генератора за счет увеличения

количества электрической энергии, запасаемой за один цикл заряда емкостным накопителем, он дополнительно снабжен дву.мя конденсаторами, один из которых включен между точкой соединения анода тиристора

и катода одного диода и точкой соединения

третьей обмотки линейного дросселя и .силового конденсатора третьей цепочки, а второй включен между началом первой обмотки линейного дросселя, и точкой соединения отрицательной обкладки емкостного накопителя и анода другого диода, катод которого подключен к началу второй обмотк линейного дросселя, причем начала выходных фазных обмоток источника переменного тока подключены к отводам от части витков соответствующих обмоток линейного дросселя, а концы первой и второй обмоток его соединены между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1

1Ъ