RU2319324C2 - Method for generating an arc discharge - Google Patents
Method for generating an arc discharge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319324C2 RU2319324C2 RU2004116032/06A RU2004116032A RU2319324C2 RU 2319324 C2 RU2319324 C2 RU 2319324C2 RU 2004116032/06 A RU2004116032/06 A RU 2004116032/06A RU 2004116032 A RU2004116032 A RU 2004116032A RU 2319324 C2 RU2319324 C2 RU 2319324C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- voltage
- discharge
- gap
- capacitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам управления работой плазмотронов и может быть использовано для формирования дугового разряда и его поддержания в процессе работы плазмотрона.The invention relates to methods for controlling the operation of plasmatrons and can be used to form an arc discharge and maintain it during operation of the plasma torch.
Известен способ формирования дугового разряда, включающий подачу напряжения от источника тока к электродам дугового промежутка, с предварительной ионизацией дугового промежутка с помощью изотопа радиоактивного вещества, испускающего α-излучение строго на дуговой промежуток. При этом в качестве источника ионизации используют Pt130, Ро210, Hf174 (патент США №3958096, НКИ 219-75, 1976).A known method of forming an arc discharge, including applying voltage from a current source to the electrodes of the arc gap, with preliminary ionization of the arc gap using an isotope of a radioactive substance that emits α-radiation strictly on the arc gap. In this case, Pt 130 , Po 210 , Hf 174 are used as the ionization source (US patent No. 3958096, NKI 219-75, 1976).
Недостаток этого решения - повышенная опасность использования приводит к тому, что на этом принципе невозможно реализовать малогабаритное устройство, пригодное для использования в быту.The disadvantage of this solution is the increased danger of use leads to the fact that on this principle it is impossible to implement a small-sized device suitable for use in everyday life.
Известен также способ формирования дугового разряда, включающий подачу напряжения от источника тока к электродам дугового промежутка, с предварительным формированием в нем стартового дугового канала посредством ввода в дуговой промежуток импульсного высоковольтного разряда (патент Франции №2275963, МКИ Н05Н 1/02, 1976).There is also known a method of forming an arc discharge, including applying voltage from the current source to the electrodes of the arc gap, with the preliminary formation of the starting arc channel in it by introducing a high-voltage pulse discharge into the arc gap (French patent No. 2275963, MKI H05N 1/02, 1976).
Недостаток этого решения - невысокая экономичность способа (повышенный расход энергии), кроме того, этот способ не позволяет использовать низковольтные источники энергии; все это приводит к тому, что на базе этого способа трудно реализовать малогабаритное устройство, пригодное для использования в быту.The disadvantage of this solution is the low cost-effectiveness of the method (increased energy consumption), in addition, this method does not allow the use of low-voltage energy sources; all this leads to the fact that on the basis of this method it is difficult to realize a small-sized device suitable for use in everyday life.
Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является обеспечение возможности реализации способа при использовании низковольтных источников энергии.The problem to which the claimed solution is directed is to provide the possibility of implementing the method when using low-voltage energy sources.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности реализации способа при использовании электрического тока напряжением 220 В. Кроме того, обеспечивается саморегулирование процесса поддержания и сохранения дугового разряда.The technical result obtained by solving the problem is expressed in providing the possibility of implementing the method using electric current voltage of 220 V. In addition, self-regulation of the process of maintaining and maintaining the arc discharge is provided.
Поставленная задача решается тем, что в способе формирования дугового разряда, включающем подачу напряжения от источника тока к электродам дугового промежутка с предварительным формированием в нем стартового дугового канала посредством ввода в него импульсного высоковольтного разряда, для формирования импульсного высоковольтного разряда к отрицательному электроду дугового промежутка подключают повышающий автотрансформатор, через низковольтную секцию которого разряжают через разрядник стартовый конденсатор, при этом после формирования стартового дугового канала его мощность увеличивают до уровня, обеспечивающего замыкание источника тока через дуговой канал и поддержание дугового разряда, для чего через стартовый дуговой канал разряжают накопительный конденсатор, кроме того, дуговой разряд в дуговом промежутке используют для замыкания контура, шунтирующего стартовый конденсатор таким образом, чтобы уровень напряжения на его обкладках не превышал напряжения пробоя разрядника.The problem is solved in that in the method of forming an arc discharge, which includes applying voltage from a current source to the electrodes of the arc gap with the preliminary formation of a start arc channel therein by introducing a pulsed high-voltage discharge into it, to raise a pulsed high-voltage discharge, a step-up electrode is connected to the negative electrode of the arc gap an autotransformer, through the low-voltage section of which the starting capacitor is discharged through the spark gap, while after When the start of the starting arc channel, its power is increased to the level that provides the closure of the current source through the arc channel and maintaining the arc discharge, for which a storage capacitor is discharged through the start arc channel, in addition, the arc discharge in the arc gap is used to close the circuit shunting the starting capacitor in this way so that the voltage level on its plates does not exceed the breakdown voltage of the spark gap.
Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.
Признаки "для формирования импульсного высоковольтного разряда к отрицательному электроду дугового промежутка подключают повышающий автотрансформатор, через низковольтную секцию которого разряжают через разрядник стартовый конденсатор" обеспечивают возможность экономичного и эффективного с позиций энергопотребления процесса формирования стартового дугового канала, обеспечивающего возможность разряда через дуговой промежуток накопительного конденсатора (с повышением мощности дугового канала) и тем самым "включения в работу" источника тока. При этом наличие разрядника обеспечивает максимально "узкую форму" разряда (минимизирует его продолжительность), без чего пробой дугового промежутка в условиях использования низковольтного источника тока невозможен.The signs “for the formation of a high-voltage pulse discharge, a step-up autotransformer is connected to the negative electrode of the arc gap, the starting capacitor is discharged through the spark gap through the low-voltage section of the process” and this makes it possible to efficiently and economically use the process of forming the starting arc channel, which enables discharge through the arc gap of the storage capacitor increasing the power of the arc channel) and thereby "inclusion in the work" current regular enrollment. In this case, the presence of a spark gap ensures the maximum "narrow shape" of the discharge (minimizes its duration), without which the breakdown of the arc gap in the conditions of using a low-voltage current source is impossible.
Признаки "после формирования стартового дугового канала его мощность увеличивают до уровня, обеспечивающего замыкание источника тока через дуговой канал и поддержание дугового разряда, для чего через стартовый дуговой канал разряжают накопительный конденсатор", обеспечивают "включение в работу" источника тока и выключение из работы узла, обеспечивающего формирование стартового дугового канала (стартового конденсатора, разрядника и выпрямителя).Signs "after the formation of the starting arc channel, its power is increased to a level that ensures the closure of the current source through the arc channel and maintaining the arc discharge, for which the storage capacitor is discharged through the starting arc channel," ensure that the current source is turned on and turned off, providing the formation of the starting arc channel (starting capacitor, arrester and rectifier).
Признаки "кроме того, дуговой разряд в дуговом промежутке используют для замыкания контура, шунтирующего стартовый конденсатор таким образом, чтобы уровень напряжения на его обкладках не превышал напряжения пробоя разрядника", обеспечивают автоматическое включение в работу стартового конденсатора при отсутствии дуги (например, из-за самопроизвольного погашения) и его выключение при работе источника тока в штатном режиме.The signs "in addition, an arc discharge in the arc gap is used to close the circuit shunting the starting capacitor so that the voltage level on its plates does not exceed the breakdown voltage of the spark gap", ensure that the starting capacitor is automatically switched on in the absence of an arc (for example, due to spontaneous cancellation) and its shutdown when the current source is in normal operation.
На чертеже показана схема устройства, обеспечивающего реализацию способа.The drawing shows a diagram of a device that provides an implementation of the method.
На чертеже показаны силовой трансформатор 1, включающий первичную 2, вторичные 3 и 4 обмотки, повышающий автотрансформатор 5, включающий низковольтную 6 и высоковольтную 7 секции, автотрансформатор 8, включающий низковольтную 9 и высоковольтную 10 секции, дуговой промежуток 11 между катодом 12 и анодом 13, силовой выпрямитель 14, источник питания 15, включающий фильтрующий конденсатор 16, широтно-импульсный регулятор 17, сумматор 18. Также показаны измеритель тока 19, обратный диод 20, дроссель 21, развязывающие диоды 22 и 23, балластный резистор 24, накопительный конденсатор 25, разрядник 26, стартовый конденсатор 27, выпрямитель 28, выполненный на диодах Д4...Д7, высоковольтный выпрямитель 29, задатчик 30 уставки заданного тока.The drawing shows a power transformer 1, including primary 2, secondary 3 and 4 windings, increasing autotransformer 5, including low voltage 6 and high voltage 7 sections, autotransformer 8, including low voltage 9 and high voltage 10 sections, arc gap 11 between cathode 12 and anode 13, power rectifier 14, power supply 15, including filter capacitor 16, pulse-width regulator 17, adder 18. Also shown are a current meter 19, a reverse diode 20, a choke 21, isolation diodes 22 and 23, a ballast resistor 24, a drive ny capacitor 25, discharger 26, a start capacitor 27, a rectifier 28, formed on the diodes D4 ... D7, a high voltage rectifier 29, dial 30, a predetermined current setpoint.
В качестве силового трансформатора 1, повышающего автотрансформатора 5 и автотрансформатора 8 использованы аппараты сходного назначения известной конструкции, рабочие характеристики которых соответствуют рабочим параметрам схемы, при этом первичная обмотка 2 силового трансформатора 1 подключена в сеть 220 В.As a power transformer 1, step-up autotransformer 5 and autotransformer 8 used devices of similar purpose of known design, the performance of which corresponds to the operating parameters of the circuit, while the primary winding 2 of the power transformer 1 is connected to a network of 220 V.
Силовой выпрямитель 14 выполнен по мостовой схеме и не отличается от известных устройств сходного назначения. Широтно-импульсный регулятор 17 обеспечивает регулирование среднего значения тока через дуговой промежуток и не отличается от известных устройств сходного назначения.Power rectifier 14 is made according to the bridge circuit and does not differ from known devices of similar purpose. The pulse-width regulator 17 provides the regulation of the average value of the current through the arc gap and does not differ from known devices of similar purpose.
В качестве сумматора 18 используют операционный усилитель в инвертирующем включении с двумя входами, на первый из которых подают сигнал, пропорциональный заданному значению тока через дуговой промежуток, а на второй вход - сигнал, пропорциональный фактическому значению этого тока со знаком (-).As an adder 18, an operational amplifier is used in an inverting switch with two inputs, the first of which is supplied with a signal proportional to a given value of the current through the arc gap, and the second input is supplied with a signal proportional to the actual value of this current with a sign (-).
В качестве измерителя тока 19 используют шунт, включенный в цепь тока, проходящего через дуговой промежуток.As a current meter 19, a shunt is used, which is included in the circuit of the current passing through the arc gap.
В качестве разрядника используют известный электронный прибор, обеспечивающий разряд за минимальный промежуток времени соответствующего конденсатора и тем самым увеличение удельной мощности разрядного импульса.As a spark gap, a well-known electronic device is used that provides a discharge for a minimum period of time of the corresponding capacitor and thereby increases the specific power of the discharge pulse.
Выпрямитель 28 выполнен по мостовой схеме и не отличается от известных устройств сходного назначения.The rectifier 28 is made according to a bridge circuit and does not differ from known devices of similar purpose.
Высоковольтный выпрямитель 29 выполнен по схеме удвоения напряжения на высоковольтных диодах и не отличается от известных устройств сходного назначения.High-voltage rectifier 29 is made according to the scheme of doubling the voltage on high-voltage diodes and does not differ from known devices of similar purpose.
В качестве задатчика 30 уставки заданного тока используют известное устройство, например переменный резистор, включенный по схеме потенциометра (при этом в зависимости от конструкции и мощности плазмотрона диапазон уставок заданного тока, обеспечивающий устойчивую работу плазмотрона, будет заранее известен и находится в достаточно узком диапазоне).A known device, for example, a variable resistor connected according to the potentiometer circuit, is used as a setpoint setpoint setpoint 30 (in this case, depending on the design and power of the plasma torch, the range of setpoint current settings that ensures stable operation of the plasma torch will be known in advance and will be in a fairly narrow range).
Вторичная обмотка 3 силового трансформатора 1 подключена к входу силового выпрямителя 14, выходы которого являются входами источника питания 15 (отрицательный выход силового выпрямителя 14 подключен к соответствующей обкладке фильтрующего конденсатора 16 и к первому входу измерителя тока 19, положительный выход силового выпрямителя 14 подключен к соответствующей обкладке фильтрующего конденсатора 16 и к первому входу широтно-импульсного регулятора 17).The secondary winding 3 of the power transformer 1 is connected to the input of the power rectifier 14, the outputs of which are the inputs of the power supply 15 (the negative output of the power rectifier 14 is connected to the corresponding plate of the filter capacitor 16 and to the first input of the current meter 19, the positive output of the rectifier 14 is connected to the corresponding plate filter capacitor 16 and to the first input of a pulse-width regulator 17).
Контур регулирования тока дуги образован следующими элементами и связями: положительный вывод силового выпрямителя 14, соединенный с положительной обкладкой фильтрующего конденсатора 16, подключен к входу широтно-импульсного регулятора 17, выход которого через дроссель 21 и диод 22 подключен к аноду 13 дугового промежутка 11, а катод 12 дугового промежутка через повышающий автотрансформатор 5 и измеритель тока 19 соединен с отрицательным выводом силового выпрямителя 14, к которому подключена отрицательная обкладка фильтрующего конденсатора 16. Между выходом широтно-импульсного регулятора 17 и отрицательным выводом силового выпрямителя 14 включен обратный диод 20.The arc current control loop is formed by the following elements and connections: the positive output of the power rectifier 14 connected to the positive lining of the filter capacitor 16 is connected to the input of the pulse-width regulator 17, the output of which is connected via the inductor 21 and diode 22 to the anode 13 of the arc gap 11, and the cathode 12 of the arc gap through a step-up autotransformer 5 and a current meter 19 is connected to the negative terminal of the power rectifier 14, to which a negative lining of the filter capacitor 16 is connected. ezhdu output pulse width regulator 17 and the negative terminal of the rectifier circuit 14 included wheeling diode 20.
К дуговому промежутку 11 подключен также накопительный конденсатор 25, причем его положительная обкладка через диод 23 соединена с анодом 13, а отрицательная обкладка через повышающий автотрансформатор 5 - с катодом 12 дугового промежутка. Заряд накопительного конденсатора 25 осуществляется от вторичной обмотки 4 силового трансформатора 1 через выпрямитель 28 на диодах Д4...Д7 и балластный резистор 24.The storage capacitor 25 is also connected to the arc gap 11, and its positive lining through the diode 23 is connected to the anode 13, and the negative lining through the boosting autotransformer 5 is connected to the cathode 12 of the arc gap. The charge of the storage capacitor 25 is carried out from the secondary winding 4 of the power transformer 1 through a rectifier 28 on the diodes D 4 ... D 7 and the ballast resistor 24.
Вторичная обмотка 4 силового трансформатора 1 подключена также через автотрансформатор 8 и высоковольтный выпрямитель 29 к накопительному конденсатору 27. Отрицательная обкладка накопительного конденсатора 27 соединена с отводом от обмотки повышающего автотрансформатора 5, а его положительная обкладка через разрядник 26 - с выводом низковольтной секции 6 обмотки повышающего автотрансформатора 5. Вывод высоковольтной секции 7 обмотки повышающего автотрансформатора 5 подключен к катоду 12 дугового промежутка 11.The secondary winding 4 of the power transformer 1 is also connected through an autotransformer 8 and a high-voltage rectifier 29 to the storage capacitor 27. The negative lining of the storage capacitor 27 is connected to the tap from the winding of the boost autotransformer 5, and its positive lining through the spark gap 26 is connected to the output of the low-voltage section 6 of the winding of the boost autotransformer 5. The output of the high-voltage section 7 of the winding of the boosting autotransformer 5 is connected to the cathode 12 of the arc gap 11.
Заявленный способ реализуется следующим образом. The claimed method is implemented as follows.
При включении питания и увеличении напряжения на стартовом конденсаторе 27 до определенной величины происходит пробой разрядника 26 и в низковольтной секции 6 повышающего автотрансформатора 5 формируется импульс тока i1, который затем, трансформируясь в высоковольтной секции 7 повышающего автотрансформатора 5, создает импульс высокого напряжения, приложенный к дуговому промежутку 11. Возникающий в дуговом промежутке "тонкий токопроводящий канал" с током i2 вызывает разряд через него (т.е. через "тонкий токопроводящий канал") накопительного конденсатора 25, что приводит к увеличению мощности токопроводящего канала и замыканию контура регулирования тока дуги. Ток дуги в этом контуре измеряется измерителем тока 19, и сигнал I* (с выхода измерителя тока 19) поступает на сумматор 18, где сравнивается с заданным значением тока I*зад., поступающим от задатчика 30 уставки заданного тока. Рассогласование между заданным I*зад. и фактическим I* значениями тока воздействует на широтно-импульсный регулятор 17, в котором соответствующим образом изменяется скважность выходных импульсов напряжения так, что выполняется равенство I*=I*зад.When you turn on the power and increase the voltage at the starting capacitor 27 to a certain value, a breakdown of the spark gap 26 occurs and a current pulse i 1 is formed in the low-voltage section 6 of the boosting autotransformer 5, which then transforms into the high-voltage section 7 of the boosting autotransformer 5 and generates a high voltage pulse applied to to the arc gap 11. The “thin conductive channel” arising in the arc gap with current i 2 causes a discharge through it (ie, through the “thin conductive channel") of the accumulator capacitor 25, which leads to an increase in the power of the conductive channel and the closure of the circuit for regulating the arc current. The arc current in this circuit is measured by the current meter 19, and the signal I * (from the output of the current meter 19) is fed to the adder 18, where it is compared with the set value of the current I * ass. coming from the setpoint 30 of the set current setpoint. Mismatch between a given I * ass. and the actual I * current values acts on the pulse-width regulator 17, in which the duty cycle of the output voltage pulses changes accordingly, so that the equality I * = I * ass is fulfilled.
Дроссель 21 обеспечивает непрерывный ток дуги, который замыкается через обратный диод 20 при коммутации широтно-импульсного регулятора 17.The inductor 21 provides a continuous arc current, which closes through the return diode 20 when switching the pulse-width regulator 17.
При горении дуги дуговой промежуток 11 замкнут и для стартового конденсатора 27 возникает шунтирующий контур: отрицательная обкладка этого конденсатора - высоковольтная секция 7 повышающего автотрансформатора 5 - дуговой промежуток 11 - открытый диод 23 - балластный резистор 24 - открытые диоды Д4 или Д5 (выпрямителя 28) - автотрансформатор 8 - высоковольтный выпрямитель 29 - положительная обкладка стартового конденсатора 27.When the arc burns, the arc gap 11 is closed and a shunt circuit occurs for the starting capacitor 27: the negative lining of this capacitor is the high-voltage section 7 of the step-up autotransformer 5 - the arc gap 11 is the open diode 23 - ballast resistor 24 - open diodes D4 or D5 (rectifier 28) - autotransformer 8 - high-voltage rectifier 29 - positive lining of the starting capacitor 27.
При обрыве дуги шунтирующее действие этого контура исчезает, стартовый конденсатор 27 заряжается, происходит пробой разрядника 26 и далее, как описано выше, повторяется поджог дуги.When the arc breaks, the shunt action of this circuit disappears, the starting capacitor 27 is charged, the arrester 26 is broken, and then, as described above, the arc ignition is repeated.
Таким образом обеспечивается практически непрерывное горение дуги.This ensures almost continuous burning of the arc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004116032/06A RU2319324C2 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method for generating an arc discharge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004116032/06A RU2319324C2 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method for generating an arc discharge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004116032A RU2004116032A (en) | 2006-01-10 |
| RU2319324C2 true RU2319324C2 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=35871306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004116032/06A RU2319324C2 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method for generating an arc discharge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319324C2 (en) |
-
2004
- 2004-05-25 RU RU2004116032/06A patent/RU2319324C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004116032A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4749913A (en) | Operating circuit for a direct current discharge lamp | |
| JP2001351792A (en) | Power regulation circuit of high-frequency electronic ballast for ceramic metal halide lamp | |
| CN110651422B (en) | Ignition device for GTAW welding equipment | |
| US6646392B2 (en) | Circuit arrangement for operating a discharge lamp | |
| EP3292915B1 (en) | Voltage application device and discharge device | |
| RU2319324C2 (en) | Method for generating an arc discharge | |
| Chan et al. | Design of electronic ballast for short-arc xenon lamp with interleaved half-wave rectifier | |
| JPH08250288A (en) | Driving method of high voltage discharge lamp and circuit device | |
| RU2449868C2 (en) | Thyristor power supply for arc welding | |
| RU41227U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN ARC DISCHARGE | |
| RU2402891C1 (en) | Device for arc discharge generation | |
| JP4949285B2 (en) | Plasma discharge device | |
| RU92283U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN ARC DISCHARGE | |
| CN210254656U (en) | Plasma cutting machine arc striking circuit for inhibiting high-frequency interference and harmonic waves | |
| RU2216884C2 (en) | Starting gear | |
| JPH01223789A (en) | Power source device for solid laser pumping lamp | |
| CN220287500U (en) | Adjustable high-energy igniter | |
| RU2068627C1 (en) | Lighting device using dc gaseous-discharge lamp | |
| JP2013110002A (en) | Discharge lamp lighting device and vehicle head light unit using the same | |
| SU930764A2 (en) | Gas discharge lamp power supply apparatus | |
| CN103120027A (en) | Circuit arrangement and method for starting and operating a high-pressure discharge lamp | |
| RU2307462C1 (en) | Device for powering impulse lamps | |
| SU1563577A1 (en) | Device for supplying pulse gas-discharge lamp | |
| RU2441733C1 (en) | Thyristor transformer for arc welding | |
| RU2264696C2 (en) | Starting device for high-pressure gas-discharge lamps |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |