RU2025031C1

RU2025031C1 - Low-voltage heavy-current power supply source for machines of electrochemical machining

Info

Publication number: RU2025031C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Прасолов
Original assignee: Юрий Федорович Прасолов
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: power supply source has controlled rectifier with basic thyristor unit and system of control over its thyristors, thyristor key which cathode is connected to positive lead-out of load and which anode is linked to first lead-out of reactor and is supplemented with thyristor short-circuiting switch and system for control over key thyristors and short-circuiting switch. Anodes of thyristors of key and of short-circuiting switch are tied together and are coupled to first lead-out of rectifier and cathode of thyristor of short-circuiting switch is connected to second lead-out of reactor, second lead-out of rectifier and negative lead-out of load. Rectifier of source is supplemented with unit of thyristors which first electrodes are tied together in pairs in each arm of rectifier with opposite electrodes of thyristors of its basic unit. Their second electrodes are ties together to form third lead-out of rectifier linked to positive lead-out of load. EFFECT: simplified design, enhanced reliability and expanded application field of power supply source. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрообработке металлов и преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания как непрерывным, так и импульсным технологическим током электрохимических копировально-прошивочных станков, а также других станков электрообработки металлов. The invention relates to electrical processing of metals and converting technology and can be used as a power source for both continuous and pulsed technological current of electrochemical copy-piercing machines, as well as other metal processing machines.

Известен источник питания для электрохимических станков, выполненный на основе управляемого выпрямителя [1], который может формировать на выходе наряду с непрерывным импульсный технологический ток. Импульсный ток этого источника формируется подачей периодического синхронного с питающей сетью запрета на систему управления тиристорами. A known power source for electrochemical machines, made on the basis of a controlled rectifier [1], which can generate at the output along with a continuous pulsed technological current. The pulse current of this source is formed by applying a periodic synchronous ban to the thyristor control system with the supply network.

Недостатками этого устройства являются ограниченные возможности по формированию коротких (длительностью менее 5˙10^-3 с) импульсов тока; невозможность их амплитудного регулирования без изменения длительности; малая крутизна заднего фронта импульсов тока, который спадает по синусоиде.The disadvantages of this device are the limited possibilities for the formation of short (lasting less than 5˙10 ^-3 s) current pulses; the impossibility of their amplitude regulation without changing the duration; the small steepness of the trailing edge of the current pulses, which decreases along a sinusoid.

Указанные недостатки ограничивают возможности повышения качества обработки деталей на электрохимическом станке. These disadvantages limit the possibility of improving the quality of processing parts on an electrochemical machine.

Задача получения коротких прямоугольных импульсов с амплитудным регулированием для повышения качества процесса электрохимической обработки металлов осложняется тем, что требуются низковольтные (от 3 до 20 В) сильноточные (свыше 1000А) импульсы. The task of obtaining short rectangular pulses with amplitude regulation to improve the quality of the process of electrochemical processing of metals is complicated by the fact that low-voltage (from 3 to 20 V) high-current (over 1000A) pulses are required.

Известен источник питания для электрохимических станков, содержащий управляемый выпрямитель и зависимый инвертор, каждый со своей системой управления, а также реактор и тиристорный ключ. Причем вход инвертора через реактор подключен к выходу выпрямителя, а нагрузка через тиристорный ключ подключена к входу инвертора [2]. A known power source for electrochemical machines, containing a controlled rectifier and a dependent inverter, each with its own control system, as well as a reactor and thyristor switch. Moreover, the inverter input through the reactor is connected to the rectifier output, and the load through the thyristor switch is connected to the inverter input [2].

Этот источник позволяет формировать на активной нагрузке низковольтные сильноточные импульсы с амплитудным регулированием. Однако он имеет довольно сложную техническую реализацию, так как включает в себя практически два одинаковых преобразователя: управляемый выпрямитель и зависимый инвертор со своими системами управления. Кроме того, зависимый инвертор снижает энергетические показатели и надежность работы устройства, а также вносит дополнительные искажения в питающую сеть. This source makes it possible to form low-voltage high-current pulses with amplitude regulation on an active load. However, it has a rather complicated technical implementation, since it includes almost two identical converters: a controlled rectifier and a dependent inverter with its own control systems. In addition, the dependent inverter reduces the energy performance and reliability of the device, and also introduces additional distortion to the mains.

Цель изобретения - упрощение, повышение надежности и расширение области применения путем обеспечения формирования импульсного технологического тока прямоугольной формы с амплитудным регулированием. The purpose of the invention is to simplify, increase reliability and expand the scope by providing the formation of a pulsed technological current of a rectangular shape with amplitude regulation.

Поставленная цель достигается тем, что в низковольтный сильноточный источник питания для станков электрохимической обработки, содержащий управляемый выпрямитель с основным блоком тиристоров и системой их управления, тиристорный ключ, катод которого соединен с положительным выводом нагрузки, а анод соединен с первым выводом реактора, введены дополнительно тиристорный короткозамыкатель и система управления тиристорами ключа и короткозамыкателя, причем аноды тиристоров ключа и короткозамыкателя объединены и подключены к первому выводу выпрямителя, а катод тиристора короткозамыкателя соединен с вторым выводом реактора, вторым выводом выпрямителя и отрицательным выводом нагрузки. This goal is achieved by the fact that a thyristor switch, the cathode of which is connected to the positive output of the load, and the anode is connected to the first output of the reactor, an additional thyristor is introduced into the low-voltage high-current power supply for electrochemical processing machines, which contains a controlled rectifier with the main block of thyristors and their control system a short circuit and a control system for the thyristors of the key and short circuit, and the anodes of the thyristors of the key and short circuit are combined and connected to the first output to the rectifier, and the cathode of the short-circuit thyristor is connected to the second terminal of the reactor, the second terminal of the rectifier and the negative terminal of the load.

С целью расширения области применения путем обеспечения формирования на нагрузке наряду с импульсным непрерывного технологического тока в выпрямитель источника введен дополнительный блок тиристоров, первые электроды которых объединены попарно в каждом плече выпрямителя с противоположными электродами тиристоров основного блока, а вторые электроды - объединены, образуя третий вывод выпрямителя, который подключен к положительному выводу нагрузки. In order to expand the scope by providing a continuous technological current along with a pulsed process current, an additional block of thyristors is introduced into the source rectifier, the first electrodes of which are paired in each rectifier arm with opposite thyristor electrodes of the main unit, and the second electrodes are combined, forming the third output of the rectifier which is connected to the positive terminal of the load.

Система управления тиристорами ключа и короткозамыкателя включает в себя два канала, причем первый канал для управления тиристором ключа содержит соединенные последовательно фазосдвигающее устройство, формирователь импульсов, элемент И, выходной каскад, а второй канал для управления тиристора короткозамыкателя содержит соединенные последовательно блок задания длительности, формирователь импульсов и выходной каскад, причем синхронизирующий вход фазосдвигающего устройства первого канала подключен к выводу реактора силовой схемы, а вход блока задания длительности второго канала соединен с выходом формирователя импульсов первого канала. The control system of the thyristors of the key and the short circuit includes two channels, the first channel for controlling the thyristor of the key contains a phase shifting device, a pulse shaper, an And element, an output stage connected in series, and the second channel for controlling the thyristor of the short circuit contains a pulse setting unit, a pulse shaper and an output stage, the clock input of the phase shifting device of the first channel being connected to the output of the power circuit reactor, and the input of the unit for setting the duration of the second channel is connected to the output of the pulse former of the first channel.

На фиг. 1 представлена электрическая схема силовой цепи источника, в выпрямителе которого для наглядности использована многофазная нулевая схема выпрямления (в общем случае могут быть применены другие схемы выпрямления); на фиг.2 - функциональные схемы системы управления тиристорами выпрямителя, а также системы управления тиристорами ключа и короткозамыкателя; на фиг.3 - временные диаграммы на элементах источника, поясняющие принцип его работы. In FIG. 1 is an electrical diagram of the power circuit of a source, in the rectifier of which a multiphase zero rectification circuit is used for clarity (in general, other rectification schemes can be applied); figure 2 - functional diagrams of the thyristor control system of the rectifier, as well as the thyristor control system of the key and short circuit; figure 3 - timing diagrams on the elements of the source, explaining the principle of its operation.

Источник содержит многофазный выпрямитель 1, накопительный реактор 2, тиристорный короткозамыкатель 3, нагрузку 4, тиристорный ключ 5, подключенный катодом к положительному выводу нагрузки 4. Кроме того выпрямитель 1 содержит преобразовательный трансформатор 6, дополнительный блок тиристоров 7 и основной блок тиристоров 8, причем катоды тиристоров дополнительного блока соединены попарно в каждой фазе с анодом тиристоров основного блока 8, подключенными к обмоткам 6 преобразовательного трансформатора. Источник также содержит систему управления тиристорами выпрямителя 9 и систему управления тиристорами ключа и короткозамыкателя 10. Управляемый выпрямитель 1 с дополнительным блоком тиристоров 7 подключен своими выходными выводами непосредственно к нагрузке 4, а аноды тиристоров его основного блока 8, а также аноды тиристоров короткозамыкателя 3 и ключа 5 объединены между собой и подключены к одному выводу реактора 2, второй вывод которого вместе с катодом тиристора короткозамыкателя 3 соединены с отрицательным выводом нагрузки; выходные цепи системы управления тиристорами выпрямителя 9 подключены к управляющим электродам тиристоров выпрямителя 1, а системы управления тиристорами ключа и короткозамыкателя - к управляющим электродам тиристоров короткозамыкателя 3 и ключа 5. При этом синхронизирующий вход системы управления тиристорами ключа и короткозамыкаетля 10 подключен к выводу реактора 2. В свою очередь многоканальная система управления тиристорами выпрямителя 9 содержит в каждом своем канале соединенные последовательно фазосдвигающее устройство 13, формирователь импульсов 14, элемент И 15, выходной каскад 16 и коммутатор 17, а также соединенные последовательно элемент ИЛИ 18, счетчик 19 и дешифратор 20. Причем входы элемента ИЛИ 18 подключены к выходам формирователей импульсов 14 всех каналов, а выход дешифратора 20 подключен к объединенным вторым входам элементов И 15 всех каналов системы 9. На одни входы фазосдвигающих устройств 13 подаются синхронизирующие синусодиальные напряжения U_с, а объединенные другие входы фазосдвигающих устройств 13 всех каналов соединены с выходом системы автоматического управления 11.The source contains a multiphase rectifier 1, a storage reactor 2, a thyristor short circuit 3, a load 4, a thyristor switch 5 connected by a cathode to the positive output of the load 4. In addition, the rectifier 1 contains a converter transformer 6, an additional block of thyristors 7 and the main block of thyristors 8, and the cathodes the thyristors of the additional unit are connected in pairs in each phase with the anode of the thyristors of the main unit 8, connected to the windings 6 of the transformer transformer. The source also contains a thyristor control system for the rectifier 9 and a thyristor control system for the key and short circuit 10. A controlled rectifier 1 with an additional thyristor unit 7 is connected by its output terminals directly to load 4, and the thyristor anodes of its main unit 8, as well as the thyristor anodes of the short circuit 3 and key 5 are interconnected and connected to one terminal of the reactor 2, the second terminal of which, together with the cathode of the thyristor of the short circuit 3, is connected to the negative terminal of the load; the output circuits of the thyristor control system of the rectifier 9 are connected to the control electrodes of the thyristors of the rectifier 1, and the control system of the thyristors of the key and short circuit to the control electrodes of the thyristors of the short circuit 3 and key 5. In this case, the synchronizing input of the thyristor control system of the key and short circuit 10 is connected to the output of the reactor 2. In turn, the multichannel thyristor control system of the rectifier 9 contains in each channel a phase-shifting device 13 connected in series, forming Pulse generator 14, AND element 15, output stage 16 and switch 17, as well as OR element 18 connected in series, counter 19 and decoder 20. Moreover, inputs of OR element 18 are connected to outputs of pulse former 14 of all channels, and the output of decoder 20 is connected to the combined the second inputs of the elements And 15 of all channels of the system 9. Synchronous sinusodial voltages U _s are supplied to one inputs of the phase shifting devices 13, and the combined other inputs of the phase shifting devices 13 of all channels are connected to the output of the automatic management 11.

Первый канал для управления тиристором ключа 5 двухканальной системы управления тиристорами ключа и короткозамыкателя 10 содержит, аналогично каналу системы управления тиристорами выпрямителя 9, соединенные последовательно фазосдвигающее устройство 21, формирователь импульсов 22, элемент И 23 и выходной каскад 24, а второй канал для управления тиристором короткозамыкателя содержит соединенные последовательно блок задания длительности 25, формирователь импульсов 26 и выходной 27, причем синхронизирующий вход фазосдвигающего устройства 21 подключен к выводу реактора 2, а управляющий его вход объединен с аналогичными входами фазосдвигающих устройств 13, одни вход блока задания длительности 25 соединен с выходом формирователя импульсов 22, а второй его вход предназначен для подключения к регулятору уставок длительностей импульсов тока на нагрузке, дополнительный вход формирователя импульсов 26 соединен с выходом датчика короткого замыкания 12 в межэлектродном промежутке электрохимического станка. The first channel for controlling the thyristor of the key 5 of the two-channel thyristor control system of the key and the short circuit 10 contains, similarly to the channel of the thyristor control system of the rectifier 9, a phase shifter 21 connected in series, a pulse shaper 22, an element 23 and an output stage 24, and a second channel for controlling the thyristor of the short circuit contains series-connected unit of job duration 25, pulse shaper 26 and output 27, and the synchronizing input of the phase-shifting device 21 in it is connected to the output of reactor 2, and its control input is combined with similar inputs of phase shifting devices 13, one input of the task unit of duration 25 is connected to the output of the pulse shaper 22, and its second input is designed to connect to the regulator the settings of the durations of current pulses at the load, an additional input of the shaper pulses 26 is connected to the output of the short circuit sensor 12 in the interelectrode gap of the electrochemical machine.

Рассмотрим работу источника при формировании на активной нагрузке прямоугольных импульсов тока с амплитудным регулированием. Пусть формирователи импульсов 14 системы управления тиристорами выпрямителя 9 формируют шестифазную, синхронную с питающей сетью систему импульсов, сдвинутых между собой на 60 эл. град., которые подают на одни входы элементов И 15, а также на входы элемента ИЛИ 18, осуществляющего логическое сложение этих импульсов (фиг.3,а), обозначенных по очередности их формирования цифрами 1... 6. Результирующее напряжение с выхода элемента ИЛИ 18 поступает на счетный вход счетчика 19, переключение которого происходит по отрицательному фронту входных импульсов. Let us consider the operation of the source when forming rectangular current pulses with amplitude regulation at an active load. Let the pulse shapers 14 of the thyristor control system of the rectifier 9 form a six-phase, synchronous with the supply network, system of pulses shifted by 60 el. grad., which are fed to one of the inputs of the elements And 15, as well as to the inputs of the element OR 18, performing the logical addition of these pulses (Fig.3, a), indicated by the order of their formation by the numbers 1 ... 6. The resulting voltage from the output of the element OR 18 enters the counting input of the counter 19, the switching of which occurs on the negative edge of the input pulses.

Зададим коэффициент деления этого счетчика равным пяти. При этом с помощью дешифратора 20 обеспечивают на его выходе формирование импульсного напряжения с длительностью импульса 60 эл.град. и скважностью, равной пяти (фиг.3,б), которое подают на объединенные вторые входы элементов И 15, осуществляющих в каждом канале системы управления тиристорами выпрямителя 9 логическое умножение импульсов этого напряжения с импульсами управления 1.. . 6 формирователей импульсов 14. В результате на выходные каскады 16 разрешается прохождение лишь каждого пятого импульса из шестифазной системы, которые на фиг.3,в для наглядности изображены на одной оси. Set the division ratio of this counter to five. In this case, using the decoder 20 provide at its output the formation of a pulse voltage with a pulse duration of 60 el. and a duty cycle equal to five (Fig. 3, b), which is fed to the combined second inputs of the And 15 elements, which implement in each channel of the thyristor control system of the rectifier 9 a logical multiplication of pulses of this voltage with control pulses 1 ... 6 pulse shapers 14. As a result, only every fifth pulse from the six-phase system, which are shown in Fig. 3, c on the same axis, is allowed to pass through to the output stages 16.

При работе источника в режиме формирования прямоугольных импульсов тока с амплитудным регулированием коммутаторы 17 в каждом канале системы управления тиристорами выпрямителя обеспечивают прохождение импульсов управления с выходного каскада 16 на тиристоры 8 основного блока выпрямителя 1 (фиг.1). When the source is in the mode of forming rectangular current pulses with amplitude regulation, the switches 17 in each channel of the rectifier thyristor control system provide control pulses from the output stage 16 to the thyristors 8 of the rectifier 1 main unit (Fig. 1).

Пусть в момент V₁ на фиг.3 очередным импульсом управления 6, поступившим на один из выходных каскадов 16, осуществляется включение с наперед заданным углом управления соответствующего тиристора 8 основного блока выпрямителя 1, после чего сигналом "0" с выхода дешифратора 20 запрещает запрещается прохождение последующих четырех импульсов управления из шестифазной системы на свои выходные каскады 16. В результате на выходе выпрямителя с основным блоком тиристоров 8 (на его отрицательном выводе) формируется напряжение U_L в виде участка синусоиды с фазовой отсечкой, которое на фиг.3,д изображено для наглядности с противоположной полярностью. Под действием этого напряжения происходит вначале нарастание тока i_L параллельно подключенного реактора 2, т.е. осуществляется "накачка" энергии в реактор (фиг. 3, е). Очевидно, что нарастание тока i_L продолжается до момента перехода через ноль кривой напряжения U_L, после чего этот ток спадает при нарастании противодействующего (отрицательного на фиг. 3,д) значения напряжения U_L, которое используется в качестве синхронизирующего для фазосдвигающего устройства 21 системы управления тиристорами ключа и короткозамыкателя 10. Поэтому по истечении в момент V₂ заданного фазового сдвига формирователь импульсов 22 осуществляет формирование импульса управления 28, который через элемент И 23 и выходной каскада 24 поступает на тиристор ключа 5 силовой схемы.Let at the moment V ₁ in FIG. 3 with the next control pulse 6 received at one of the output stages 16, the corresponding thyristor 8 of the main unit of the rectifier 1 is turned on with a predetermined control angle, after which it is prohibited to pass through the signal “0” from the output of the decoder 20 subsequent four control pulses from the six-phase system to its output stages 16. As a result, the voltage U _L is formed at the output of the rectifier with the main block of thyristors 8 (at its negative output) in the form of a section of a sinusoid with a phase cut-off, which is shown in FIG. 3, e for clarity with opposite polarity. Under the action of this voltage, an increase in the current i _{L of the} parallel connected reactor 2 occurs, i.e. energy is pumped into the reactor (Fig. 3, e). Obviously, the increase in current i _L continues until the voltage curve U _L passes through zero, after which this current decreases when the counteracting (negative in FIG. 3, e) voltage U _L , which is used as the synchronizing device for the phase-shifting device 21 of the system, thyristor control key and for short 10. Therefore, after a predetermined time of V ₂ phase shift pulse shaper 22 carries out the formation of the control pulse 28 which, via aND gate 23 and the output stage 24 blunt thyristor switch 5 to the power circuit.

После включения тиристора ключа 5 под влиянием противодействующего напряжения на реакторе происходит коммутация тока i_L с выпрямителя 1 на активную нагрузку 4.After turning on the thyristor of key 5, under the influence of the opposing voltage at the reactor, current i _L is switched from rectifier 1 to active load 4.

Одновременно с включением тиристора ключа 5 импульсом управления с выхода формирователя импульсов 22 запускается блок задания длительности 25, в который по второму входу была предварительно задана требуемая длительность импульсов тока в нагрузке. По истечении заданной длительности в момент V₃ формирователь импульсов 26 осуществляет формирование импульса управления 29, который через выходной каскад 27 подается на тиристор короткозамыкателя 3. Включением этого тиристора обеспечивается выключение тока через нагрузку. В результате на активной нагрузке 4 формируется практически прямоугольный импульс тока (фиг.3,ж).Simultaneously with the switching of the thyristor of the key 5 by the control pulse from the output of the pulse shaper 22, a task unit of duration 25 is launched, into which the required duration of the current pulses in the load was previously set at the second input. After a specified duration at the time V ₃ , the pulse shaper 26 generates a control pulse 29, which is fed through the output stage 27 to the thyristor of the short-circuit 3. Turning on this thyristor ensures that the current is switched off through the load. As a result, an almost rectangular current pulse is formed on the active load 4 (Fig. 3, g).

В момент V₄ после прохождения на свой выходной каскад 16 последующего импульса управления 5 вновь включается соответствующий тиристор 8 основного блока выпрямителя 1, после чего ток реактора 2 коммутируется с короткомзыкателя 3 на выпрямитель 1. В дальнейшем работа источника в рассматриваемом режиме повторяется. При этом кривая тока реактора 2 (фиг.3,е) за период ее повторяемости состоит из трех участков. Участок I соответствует интервалу протекания тока реактора через выпрямитель, участок II - через нагрузку, а участок III - через короткозамыкатель.At the moment V _4, after passing to the output stage 16 of the next control pulse 5, the corresponding thyristor 8 of the main unit of the rectifier 1 is turned on again, after which the current of the reactor 2 is switched from the short circuit 3 to the rectifier 1. Subsequently, the operation of the source is repeated in the considered mode. Moreover, the current curve of the reactor 2 (Fig.3, e) for the period of its repeatability consists of three sections. Section I corresponds to the interval of the reactor current flowing through the rectifier, section II - through the load, and section III - through the short circuit.

Следует отметить, что коэффициент пересчета счетчика 19, а соответственно, период повторяемости импульсов тока на нагрузке задают с учетом обеспечения симметричной загрузки фаз питающей сети и элементов силовой схемы выпрямителя. It should be noted that the conversion factor of the counter 19, and, accordingly, the repetition period of the current pulses on the load is set taking into account the symmetrical loading of the phases of the supply network and elements of the rectifier power circuit.

В рассмотренном выше случае этот коэффициент был задан равным пяти. При этом осуществляется поочередная работа (в обратной последовательности) всех тиристоров и обмоток трансформатора шестифазного выпрямителя 1, несмотря на импульсную его работу. В результате на нагрузке формируются импульсы тока с частотой следования 60 Гц при частоте питающей сети 50 Гц. In the case considered above, this coefficient was set equal to five. In this case, alternate work (in the reverse order) of all thyristors and windings of the transformer of the six-phase rectifier 1 is carried out, despite its pulse operation. As a result, current pulses are formed on the load with a repetition rate of 60 Hz at a mains frequency of 50 Hz.

Регулирование в широком диапазоне амплитудных значений тока, а следовательно, напряжения в импульсе на нагрузке осуществляют соответствующим изменением угла управления тиристорами 8 выпрямителя путем изменения напряжения управления V_у, которое подается на объединенные вторые входы фазосдвигающих устройств 13 всех каналов системы управления тиристорами выпрямителя 9, а также фазосдвигающего устройства 21. При этом с помощью системы автоматического управления 11 источником может быть обеспечена стабилизация на заданном уровне амплитудного значения напряжения в импульсе V_и при изменении величины нагрузки.Regulation in a wide range of amplitude values of the current, and therefore, the voltage in the pulse at the load, is carried out by a corresponding change in the control angle of the rectifier thyristors 8 by changing the control voltage V _у , which is supplied to the combined second inputs of the phase-shifting devices 13 of all channels of the rectifier thyristor control system 9, and phase shifting device 21. In this case, using the automatic control system 11 of the source can be provided stabilization at a given level of amplitudes value of the voltage in the pulse V _and when the load changes.

В этом случае источник будет являться для нагрузки в динамике источником тока, так как ток нагрузки определяется током накопительного реактора с большой постоянной времени, а в статике - источником напряжения. In this case, the source will be the current source for the load in the dynamics, since the load current is determined by the current of the storage reactor with a large time constant, and in statics it is the voltage source.

Сигналом "0" на втором входе элемента И 23 может быть подан оперативный запрет на формирование импульса тока в нагрузке. А при возникновении аварийной ситуации в межэлектродном промежутке электрохимического станка по сигналу с датчика коротких замыканий 12 осуществляется упреждающее включение тиристора короткозамыкателя, чем обеспечивается ограничение длительности текущего импульса тока нагрузки. The signal "0" at the second input of the element And 23 can be filed an operational ban on the formation of a current pulse in the load. And in case of an emergency in the interelectrode gap of the electrochemical machine, the signal from the short-circuit sensor 12 proactively activates the short-circuit thyristor, thereby limiting the duration of the current load current pulse.

Угол коммутации при включении тиристора ключа 5 зависит от индуктивности рассеивания фазы трансформатора 6, тока реактора 2 и от разности между амплитудным значением напряжения на нагрузке и значением напряжения на реакторе 2 в момент включения тиристора ключа 5. Поэтому величину фазового сдвига в фазосдвигающем устройстве 21 задают в зависимости от амплитудного значения напряжения на нагрузке и от требуемой крутизны переднего фронта импульса нагрузки. The switching angle when turning on the thyristor of the key 5 depends on the inductance of the phase dispersion of the transformer 6, the current of the reactor 2 and the difference between the amplitude value of the voltage on the load and the voltage on the reactor 2 at the moment of turning on the thyristor of the key 5. Therefore, the phase shift in the phase shifter 21 is set in depending on the amplitude value of the voltage at the load and on the required steepness of the leading edge of the load pulse.

Для получения непрерывного тока в нагрузке следует заблокировать счетчик 19 в исходном состоянии, при котором на выходе дешифратора 20 постоянно присутствует сигнал "1", а с помощью коммутаторов 17 подключить к выходным каскадам 16 управляющие электроды тиристоров 7 дополнительного блока выпрямителя. To obtain a continuous current in the load, the counter 19 should be blocked in the initial state, at which the signal “1” is constantly present at the output of the decoder 20, and using the switches 17 to connect the control electrodes of the thyristors 7 of the additional rectifier unit.

Источник позволяет кроме того (в отличие от прототипа) формировать на нагрузке импульсный ток в форме полуволны синусоиды с регулируемой фазовой отсечкой. Для этого следует в режиме непрерывного тока снять блокировку со счетчика 19, оставив коммутаторы 17 в том же состоянии. The source also allows (in contrast to the prototype) to generate a pulsed current on the load in the form of a half-wave sine wave with an adjustable phase cut-off. To do this, in continuous current mode, unlock the counter 19, leaving the switches 17 in the same state.

Следовательно, предлагаемое устройство обеспечивает формирование на активной нагрузке наряду с непрерывными импульсного технологического тока, как в форме полуволны синусоиды с регулируемой фазовой отсечкой, так и прямоугольной формы с амплитудным регулированием. Причем низковольтные (3-24 В) сильноточные (свыше 1000А) импульсы прямоугольной формы с амплитудным регулированием формируются источником без использования в нем узлов принудительной (емкостной) коммутации тиристоров. Therefore, the proposed device provides the formation of an active load along with continuous pulsed technological current, both in the form of a half-wave sine wave with adjustable phase cutoff, and a rectangular shape with amplitude regulation. Moreover, low-voltage (3-24 V) high-current (over 1000A) rectangular-shaped pulses with amplitude regulation are formed by the source without the use of compulsory (capacitive) thyristor switching nodes in it.

При этом предлагаемое устройство, обладая расширенными функциональными возможностями, по сравнению с прототипом имеет более простую схемную реализацию, исключающую применение зависимого инвертора, а следовательно, более высокие энергетические показатели и надежность работы. Moreover, the proposed device, having advanced functionality, in comparison with the prototype has a simpler circuit implementation, eliminating the use of a dependent inverter, and therefore, higher energy performance and reliability.

Как было показано выше, при формировании прямоугольного импульсного тока дополнительный блок тиристоров выпрямителя не принимает участия в работе. As shown above, when forming a rectangular pulsed current, an additional block of rectifier thyristors does not take part in the work.

Поэтому, если в технологическом процессе используется лишь импульсный ток прямоугольный формы, то источника может быть еще заметно упрощен исключением из его состава тиристоров дополнительного блока. А в прототипе в импульсном режиме задействованы все составные части (как выпрямитель, так и зависимый инвертор). Therefore, if in the technological process only a rectangular pulsed current is used, the source can still be significantly simplified by excluding an additional unit from the thyristors. And in the prototype in a pulsed mode all components are involved (both a rectifier and a dependent inverter).

Кроме того, если не требуется оперативного перехода от непрерывного тока к импульсному, то в выпрямителе источника также можно обойтись лишь одним блоком тиристоров, произведя при этом соответствующие переключения в его силовой схеме. In addition, if an operational transition from a continuous current to a pulsed current is not required, then in the source rectifier you can also manage with only one block of thyristors, making the corresponding switching in its power circuit.

Следует также отметить, что при формировании прямоугольных импульсов, которые используются, как правило, в процессе электрохимической обработки при значительно меньших межэлектродных зазорах по сравнению с непрерывным током, предлагаемое устройство имеет ряд дополнительных преимуществ:
- обеспечивает более надежную защиту электродов электрохимического станка от коротких замыканий путем оперативного включения по сигналу с датчика коротких замыканий тиристора короткозамыкателя, который выключает ток через нагрузку, ограничивая длительность текущего импульса. При этом ток короткого замыкания в нагрузке, а также ток через короткозамыкатель не могут превысить величину рабочего тока, что является особо ценным свойством этого источника.It should also be noted that in the formation of rectangular pulses, which are used, as a rule, in the process of electrochemical processing with significantly smaller interelectrode gaps compared to continuous current, the proposed device has several additional advantages:
- provides more reliable protection of the electrodes of the electrochemical machine from short circuits by promptly activating a short circuit thyristor by a signal from the short circuit sensor, which turns off the current through the load, limiting the duration of the current pulse. In this case, the short circuit current in the load, as well as the current through the short circuit, cannot exceed the value of the operating current, which is a particularly valuable property of this source.

Кроме того, короткозамыкатель обеспечивает более надежное шунтирование нагрузки, так как он подключен к нагрузке не параллельно, а через ключ; обладает повышенной надежностью в работе, так как ток выпрямителя и ток нагрузки в данном режиме имеют встречное направление и разделены во времени; с уменьшением амплитудного значения напряжения в импульсе при неизменном токе крутизна переднего фронта импульсов тока возрастает, так как улучшаются при этом условия коммутации. In addition, the short circuit provides a more reliable load shunt, since it is connected to the load not in parallel, but through the key; It has increased reliability in operation, since the rectifier current and load current in this mode have a counter direction and are separated in time; with a decrease in the amplitude value of the voltage in the pulse at a constant current, the steepness of the leading edge of the current pulses increases, since the switching conditions are improved.

Экспериментальная проверка предлагаемого устройства проведена на макете с номинальным напряжением 15 В и током 1600 А. Получен импульсный технологический ток прямоугольной формы с амплитудным регулированием длительностью импульсов от 0,5˙10^-3 с до 4˙10^-3 с при изменении амплитудного значения напряжения от 3 до 15 В при токе в импульсе 1600 А.An experimental verification of the proposed device was carried out on a prototype with a rated voltage of 15 V and a current of 1600 A. A rectangular pulsed technological current was obtained with amplitude regulation of the pulse duration from 0.5˙10 ^-3 s to 4˙10 ^-3 s with a change in the amplitude value of the voltage from 3 to 15 V at a pulse current of 1600 A.

Предлагаемый источник можно разместить в одном шкафу размером 1600×1000×600 и массой 950 кг. При этом экономия материалов на один источник составит: сталь 113,4 кг; сталь электротехническая 190 кг, медь 113 кг; стеклотекстолит 3 кг. Трудоемкость изготовления снизилась на 137 н/ч. The proposed source can be placed in one cabinet measuring 1600 × 1000 × 600 and weighing 950 kg. Moreover, material savings per source will be: steel 113.4 kg; electrical steel 190 kg, copper 113 kg; fiberglass 3 kg. The complexity of manufacturing decreased by 137 n / h.

Claims

1. LOW VOLTAGE HIGH-CURRENT POWER SUPPLY FOR MACHINES OF ELECTROCHEMICAL METAL PROCESSING, containing a controlled rectifier with the main block of thyristors and their control system, a thyristor switch, the cathode of which is connected to the positive output terminal, and the anode is connected to the first terminal of the reactor, characterized in that simplification, reliability and expansion of the scope by ensuring the formation of a pulsed technological current of rectangular shape with amplitude regulation, it introduced additional the thyristor short-circuit and the control system of the thyristors of the key and short-circuit, the anodes of the thyristors of the key and short-circuit are combined and connected to the first output of the rectifier, and the cathode of the thyristor of the short-circuit is connected to the second output of the reactor, the second output of the rectifier and the negative output of the load.

2. The power supply according to claim 1, characterized in that, in order to expand the field of application by ensuring the formation of a continuous process current along with a pulsed current, an additional block of thyristors is introduced into the source rectifier, the first electrodes of which are paired in each rectifier arm with opposite thyristor electrodes of the main unit, and the second electrodes are combined, forming the third output of the rectifier, which is connected to the positive output of the load.

3. The power supply according to claims 1 and 2, characterized in that the control system for the thyristors of the key and the short circuit includes two channels, the first channel for controlling the thyristor of the key contains a phase shifting device, a pulse shaper, an And element, an output stage, connected in series, and the second channel for controlling the short-circuit thyristor contains a series-set duration unit, a pulse shaper and an output stage, the synchronizing input of the phase-shifting device of the first the channel is connected to the output of the reactor power circuit, and the input of the unit for setting the duration of the second channel is connected to the output of the pulse former of the first channel.