CN1035072A

CN1035072A - 电加工直流脉冲节能电源

Info

Publication number: CN1035072A
Application number: CN 87101193
Authority: CN
Inventors: 王乃灿; 阎明芳; 张良; 楚振斌
Original assignee: BEIJING ELECTRICAL PROCESSING INST
Current assignee: BEIJING ELECTRICAL PROCESSING INST
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1989-08-30
Also published as: CN1006865B

Abstract

一种电加工用直流脉冲节能电源，属于金属的电蚀加工领域。采用直流供电，可控硅和电感构成了对电容的充电，倒相提升电路。电感为储能元件，接受电容施放的能量与单向导电元件组成对间隙的放电回路。具有频率高脉冲间隔连续可调、加工效率高、无谐波污染、结构简单、可做粗中精加工等特点。

Description

本发明涉及一种电火花加工用直流脉冲节能电源，属于金属的电蚀加工领域。

在电火花加工领域，脉冲电源的脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流、加工电压等参数是影响电火花加工工艺效果的重要因素。脉冲宽度影响加工速度、加工光洁度和工具电极的损耗；脉冲间隔影响加工状态的稳定性。粗加工、中加工、精加工时需要不同的脉冲宽度和脉冲间隔，才能使得加工效率高、加工状态稳定，并且工具电极损耗低。所以脉冲频率和脉冲间隔是评定脉冲电源性能的重要参数指标。根据电火花加工实际要求，需要脉冲频率高且脉冲间隔连续可调等综合性能好的脉冲电源。但是目前所了解到的大动率节能型脉冲电源都不能很好的解决这个问题。国内机械委机床研究所等单位研制的SLC-B型电火花加工脉冲电源(发表在1984年第5期《电加工》杂誌上)。其结构采用电容储能，可控硅开关，电感限流，变压器降压六相交流零式供电，六相各自组成六条充放电回路的线路结构，国外苏联专利772780其结构是有直流电源、可控硅1、电感1组成对电容C的充电回路和由可控硅2、电感2组成的对电容C的倒相提升回路，其放电回路是由该电容C与电感2、可控硅3和加工间隙组成的。上述两种结构的电路都不能做到脉冲频率高且脉冲间隔连续可调。

本发明的目的是提供一种新型的大功率直流脉冲节能电源。它具有脉冲频率高且脉冲间隔连续可调、对加工间隙无直通回路、对电网产生的高次谐波小、线路结构简单可靠并可进行粗中精加工等特点。

本发明的构思是：在向加工间隙放电加工的时间内，线路可先后进行对电容的充电和倒相提升电压过程，做好下一个脉冲准备。所采用的方案是；主回路用直流电源、可控硅、电感组成对电容的充电回路；可控硅、电感组成对电容C的倒相提升回路；在放电回路中，采用电感做为储能元件，接受经电容施放的能量，与单向导电元件一起组成对加工间隙的放电回路。其工作原理是：控制信号使得可控硅导通，直流电源通过可控硅和电感向电容充电，电容电压为下正上负。充电回路为LC回路，可控硅因电流过零和反压而关断。充电结束后控制信号使第二只可控硅导通，电容电压经电容、可控硅、电感组成的回路被倒相和提升接近于2倍的原充电电压。电容电压转换为上正下负。同样道理，可控硅因电流过零和反压而关断。当控制信号使第3只可控硅导通时，电容电压向放电电感施放能量，其能量转换成电感的磁能。电感与单向导电元件一起构成对加工间隙的放电回路，电感的能量施放在加工间隙中进行放电加工。在电感向加工间隙进行放电加工的时间内，亦可触发可控硅完成对电容充电、倒相提升，为下一个脉冲做好准备。也可在电感对加工间隙放电结束后，重复上述过程。

图4为放电电感L的波形图。t₁为电容C向电感L施放能量时间，(t₂-t₁)为电感L续流时间，也就是在电感L续流的同时，线路可先后进行对电容C的充电、倒相提升过程。参数是这样选定的：假定T₁为充电时间，T₂为倒相提升时间，T₃为电感L续流时间。只要T₃＞T₁+T₂，就可以完成下一个脉冲的准备，脉冲间隔可以从零调到任意值。根据算式推导：

T_{1} = π \sqrt{C \cdot L_{1}}

T_{2} = π \sqrt{C \cdot L_{2}}, T_{3} = \frac{Uc}{25} \sqrt{C \cdot L_{2}}

，取L＝L₁＝L₂＝L₃，则要求Uc＞150V。这样调节第3只可控硅的触发导通时间就可以改变脉冲间隔。

所以可以做到脉冲频率高和脉冲间隔连续可调。在电路工作过程中，单向导电元件起着很关键的作用。第一它使第3只可控硅可靠关断。其原理是当直流电源向电容充电后，使得电容电压下正上负，等于通过单向导电元件对第3只可控硅施加了一个反相电压。第二它使电感的能量全部施放在加工间隙中，因而产生了节能的特点。

同现有技术相比，本发明的优点有：

1、脉冲频率高且脉冲间隔连续可调。机械委机床研究所的SLC-B型脉冲电源，由于采用交流供电，其脉冲频率受电网电源频率50赫兹的限制，只能在三相、六相、十二相上变动结构，其脉冲频率也只能是150赫兹、300赫兹和600赫兹。苏联专利772780采用的线路结构也使得脉冲频率不高，其原因是电容参与了放电回路，只能靠放电可控硅电流过零关断，也就是一个加工脉冲结束后，才能进行对电容的充电、倒相提升的过程。因而脉冲间隔调节范围小，频率低。本发明的放电加工脉冲频率高，且脉冲间隔调节范围大。

2、结构简单。本发明的线路只采用一路脉冲输出的结构。而SLC-B型脉冲电源需采用多路脉冲输出的结构。因而电源成本降低。

下面根据附图进一步说明本发明的内容。图1为本发明的一个典型实施例。直流电源E与电感L₁、可控硅SCR₁、电容C串联组成了充电回路；电容C与串联的可控硅SCR₂和电感L₂并联组成了倒相提升回路；电容C的一端接可控硅SCR₂，另一端接单向导电元件D，单向导电元件D的另一端与可控硅SCR₂的另一端相接，单向导电元件D与串联的电感L₃和加工间隙8并联组成了放电回路。这里单向导电元件可以是二极管、或是起到二极管单向导电作用的元件，如控制极接一固定不变控制信号使其处于导通状态的可控硅元件。三只可控硅的控制极信号由计算机1发出。从电容C上取信号通过保护电路7反馈到与门6的输入端。以防止电容电压超出额定值而损坏电容。与门2、3、6和非门4、5、7构成了对可控硅SCR₁、SCR₂的充电、倒相提升控制信号的互锁保护电路。当计算机1发出SCR₁的控制脉冲信号，使得与门2输出正、通过非门4输入到与门3，使得与门3被关死，任何正信号都不能通过。若电容电压不到设定值，非门7输出正电位，则与门6输出正高位将SCR₁触发。互锁电路使得充电、倒相提升的信号只能发出一个。

图2、图3给出了本发明的其它两种主回路实施例，都可以在电感L₂向加工间隙8放电的时间内，先后进行对电容C的充电和使电容电压倒相提升，完成下一个放电脉冲的准备。如图2直流电源E与可控硅SCR₁电感L₁构成了对电容C的充电回路；电感L₁、可控硅SCR₂构成了对电容C的倒相提升回路；通过触发可控硅SCR₂，电容电压向电感L₂施放，电感L₂与单向导电元件D构成对加工间隙的放电回贰Ｋ部梢宰龅皆诘绺蠰₂向加工间隙放电的时间内，先后进行对电容的充电、倒相提升的过程完成下一个脉冲的准备。

图中：1……计算机；2、3、6……与门；4、5、7…非门；8……加工间隙；L₁、L₂、L₃……电感，C……电容；D……单向导电元件；E……直流电源

Claims

1、一个由直流电源、可控硅、电容、电感组成的脉冲电源主回路，其特征在于电感L与单向导电元件组成了对加工间隙的放电回路，在电感L向加工间隙放电的时间内，由直流电源、可控硅、电感、电容组成的充电回路和电感、可控硅、电容组成的倒相提升回路可先后对电容充电、倒相提升。

2、根据权利要求1所规定的脉冲电源主回路，其特征在于单向导电元件为二极管。

3、根据权利要求1、2所规定的脉冲电源主回路，其特征在于与门2、3、6、非门4、5、7组成了可控硅控制极信号的互锁保护电路。