SU1085732A1 - Генератор импульсов дл электроэрозионной обработки материалов - Google Patents

Abstract

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ . ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ , имеющий четыре входные клеммы дл  подключени  фазовых выводов обмоток и вывода нейтрали .трехфазного источника переменного тока, положительный и отрицательный выходные выводы дл  соединени  с рабочими электродами, содержащий три конденсатора и две пары вентильных  чеек, зашунтированных конденсаторами, вентили в которых включены последовательно-согласно анодными выводами подключенные к первой и второй входным клеммам, причем треть  входна  клемма соединена с отрица тельным выходным выводом, а четверта  входна  клемма, объединенна  с нейтралью звезды, через третий конденсатор подключена к средним выводам обеих вентильных  чеек, и блок контрол  фазового напр жени  источника и управлени  вентил ми, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  удельных энергетических показателей путем увеличени  выходного напр жени , он дополнительно снабжен двум  последовательно включенными тиристорами, один из которых своим анодом и катодом г подключен к катодным выводам обеих КЛ вентильных  чеек соответственно, а другой - между упом нутыми катодными выводами и положительным выходным вьтодом, а управл емые переходы этих тиристоров - к дополнительньм выходам блока контрол  напр жени  источника и управлени  вентил ми.

Description

Изобретение относитс  к электрот физическим методам обработки металлов и касаетс  генератора импульсов дл  электроэрозионной обработки материалов.

Избестен генератор импульсов дл  элёктроэрозионной обработки материалов , который И1}1еет четыре входные клеммы дл  подключени  фазовых выводов обмоток и вывода нейтрали трехфазного источника переменного тока, положительный и отрицательный выходные выводы дл  соеди нени  с рабочими электродами, содержит три конденсатора и две пары вентильных  чеек, зашунтированных конденсаторами , вентили в которых включены последовательно-согласно, аноднь84И выводами подключенные к первой и второй входньм клеммам, причем треть  входна  клемма соединена с отрицательным выходным выводом, а четверта  входна  клемма, объединенна  с нейтралью звезды, через третий конденсатор подключена к средним вьюодам обеих вентильных  чеек, и блок контрол  фазового напр жени  источника и управлени  йентил ми ij

Недостатком этого генератора  вл ютс  относительно низкие удельные энергетические показатели, так как его напр жение на выходных выводах дл  соединени  с рабочими электродами не превышает 3,73 амплитудного значени  напр жени  источника.

Целью данного изобретени   вл етс  улучшение удельных энергетических показателей путем увеличени  выходного напр жени  генератора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что генератор импульсов дл  электроэрозионной обработки материалов , имекщий четыре входных клеммы дл  подключени  фазовых выводов обмоток и вывода нейтрали трехфазного источника переменного тока, положительный и отрицательный выходные выводы дл  соединени  с рабочими электродами , содержащий три. конденсатора пары вентильных  чеек, зашунтированных конденсаторами, вентили в которых включены последовательносогласно , анодньми вьшодами подключенные к первой и второй входным клеммам, причем треть  входна  клеммй соединена с отрицательным выХОД11ЫМ вьгаодом, а четверта  входна  клемма, объединенна  с нейтралью

звезды, через третий конденсатор подключена к средним выводам обеих вентильных  чеек, и блок контрол  фазового напр жени  источника и Управлени  вентил ми, дополнительно снабжен двум  тиристорами, а блок контрол  напр жени  источника и управлени  вентил ми - дополнительными выходами, при этом тиристоры образуют последовательную цепочку и один из них своим анодом и катодом подключен к катодным выводам обеих вентильных  чеек соответственно , а другой - между упом нутыми катодными выводами и положительным выходным выводом, катодом к последнему , а управл емые переходы этих тиристоров - к дополнительным выходам блока контрол  напр жени  источника и управлени  вентил ми.

На чертеже представлена электрическа  схема генератора импульсов дл  электроэрозионной обработки материалов .

Генератор содержит четыре входные клеммы 1-4, положительный 5 и отрицательный 6 выходные выводы дл  соединени  с рабочими электродами, три конденсатора 7-9 и две пары вентильных  чеек, зашунтированных конденсаторами 7 и 8, вентили 10 и 11, 12 и 13  чеек включены последовательно - согласно, блок 14 контрол  фазового напр жени  и два тиристора 15 и 16.

При описании электромагнитных процессов в генераторе в цел х упрощени  рассматриваетс  его работа в режиме холостого хода. Условно также считаетс , что перва  фаза источника подключена к входной клемме 1, втора  - к клемме 2, треть  - к входной клемме 3, вентили 1U, 11 и 13 диоды , а вентиль 12 - тиристор.

В зависимости от соотношени  емкости KOHAeHca.TopOB 7-9 генератор может обеспечить эффективную обработку материалов с различной частотой импульсов в межэлектродном промежутке. Максимальна  частота генерировани  импульсов в промежутке равна частоте генерировани  переменного тока источником.В этом случае осуществл етс  так называемый быстрый зар д конденсатора 8 и дл  его эффективного зар да емкости конденсаторов 7 и 9 должны быть больше емкости конденсатора ( (т.е. С9 С7 СВ).

При разр де конденсатора 8 на частоте меньшей, чем частота генерировани  переменного тока зар дным источником , производитс  так назьтаемый медленный зар д конденсатора 8 - за несколько периодов изменени  тока источника. В последнем случае соотношение емкостей конденсаторов измен етс  (С8 С7 -С9). В последнем случае конденсаторы 9 и 7 осуществл ют функцию емкостных дозаторов энергии и вольтодобавочных источников , включаемых периодически в цепь зар да накопительного конденсатора 8. Таким образом, работа генератора заключаетс  в подготовке к формированию и в формировании импульсов .

Работа генератора в режиме подготовки формировани  рабочих импульсов на частоте источника, т.е. при его работе в режиме быстрого зар да

конденсатора 8.

1 .

. Напр жение на всех фазах истоЧника сдвинуты на 120 эл. град, друг относительно друга и имеют пр мой пор док чередовани  фаз. Пусть в исходный момент времени входные клеммы относительно нейтрали имеют следующие значени  потенциалов: перва  и треть  - отрицательны и одинаковы по величине, втора  - положительна. В этом случае фазовое напр жение источника , приложенное к . клеммам 4 и 2 г максимальное, и под его дейст вием зар дитс  конденсатор 9 по цепи 2-13-9-4-2. По окончании зар да койденсатора 9 диод 13 запираетс , так как к его катоду приложено положительное (относительно анода) напр жение цепи: конденсатор 9 - втора  обмотка источника (клем1 л 4-2). При подаче с блока 14 сигнала на управл ющий электрод тиристора 12 последний открываетс  и по цепи 9-12-8-2-4-9 осуществл етс  предва рительный зар д конденсатора 8.Этот зар д завершаетс  через 180 эл.град от начала отсчетаи тиристор 12 погаснет, т.е. закроетс  естественным путем. В этот момент времени напр жение на конденсаторе 8 равно удвоенному фазному напр жению источника , а конденсатор 8 оказываетс  разобщенным от конденсатора 9. Использование тиристора 12 позвол ет уменьшить массогабаритные показатели конденсатора 7, так как начальный зар д конденсатора 8 осуществл етс  от конденсатора 9 (до удвоенного амплитудного значени  фазового напр жени  ТИПТ) и поэтому дл  дозар да конденсатора 8 требуетс  меньша  доза энергии, чем при его зар де с нулеви4 начальным напр жением . .

Так как при выбранном начале от0 счета времени потенциал фазы III возрастает, то через 30 эл. град, от начала отсчета линейное напр жение , приложенное к входным клеммам 2 и 1, имеет максиальное значе5 ние и к этому моменту времени под действием этого напр жени  .зар жаетс  конденсатор 7 по цепи 2-13-10-7-1-4-2 , а через 60 эл. град, сумт мерное напр жение конденсатора 9 и

0 напр жени , прилс кенного к клеммам 4 и 1, достигает величины, равной удвоенному фазнснлу напр жению. Поэтому конденсатор 7 дозар дитс  до двойного фазного напр жени . Через

5 120 эл. град.от начала отсчета потенциалы фаз II и I станов тс  одинаковыми и в последующие моменты потенциал фазы I возрастает по величине , и в этот момент блок конт0 рол  фазового напр жени  от фывает тиристор 15 и .начинаетс  дозар д накопительного конденсатора 8 суммарным напр жением конденсатора 7 и линейного напр жени  фаз I и II источ ника (с величиной напр жени , равной 3,73 фазного напр жени  источника ). Через 210 эл. градлот начала отсчета зар д конденсатора 8 прекращаетс  и тиристор 15 гаснет запираетс  естественным путем. Кон0 денсатор 8 при этом отключаетс  от конденсатора 7. Через 330 эл. град, от начала отсчета подготовка к формированию импульса завершаетс  и блок контрол  фазового напр жени 

5 открьгеает тиристор 16, к входным вьшодам 5 и 6 прикладываетс  напр жение , величина которого в 5,46 раз превьш1ает фазное напр жение источQ ника (складывающеес  из суммы напр жений конденсатора 8 и линейного

напр жени  фаз II и III). Этим напр жением осуществл етс  пробой рабочего промежутка на электродах. Между

S

электродом, который подключен к выходному выводу 5, и обрабатываемой деталью, к которой подключен электрод , соединенный с выходным выводом 51 6, образуетс  ионизированный канал, в который передаетс  энерги  из кон денсатора 8, разр жаемого через источник (клеммы 2-4-3). Величина тока , протекакицего. в канале, определ  етс  суммарным напр жением конденса тора 8 и линейного напр жени  источ ника. Благодар  большой плотности энергии в зоне разр да создаетс  высока  температура, при которой материал на поверхности обрабатывае мой детали плавитс  и частично испа р етс . Конденсатор 8 (предварительно зар женный по указанным цеп м), формиру  импульс тока в канале, раз р жаетс  до нул , а затем, если сопротивление межэлектродного промежу ка мало, переходит в режим ограничени  тока источника, при этом он зар жаетс  противоположной пол рностью (перезар жаетс ). С момента времени, когда ток в ионизированном канале становитс  равным нулю, тиристор 16 запираетс  (гаснет) и начинаетс  процесс деион зации промежутка, так как рабочий импульс завершилс . В это врем  в схеме генератора происход т процессы подготовки к формированию очередного импульса обработки материала и осуществл ютс  зар д (подзар д ) ко.чденсаторов 9 и 7 по указанным цеп м. По завершении подготовки формируетс  очередной импульс тока дл  обработки материала, наход щего с  в электроэрозионном рабочем промежутке . Эти импульсы следуют с частотой изменени  тока (напр жени ) источника. с Процессы, происход щие в генераторе при медленном зар де накопительного конденсатора 8, завис т от моментов открыти  тиристоров 12, 15 и 16, обеспечивающих зар д и раз р д конденсатора 8. Накопительный конденсатор 8 разр жаетс  на рабочий промежуток в соответствии с алгоритмом формировани  рабочего импульса напр жени , величина которого в 5,46 раз превышает фазное на пр жение источника. Дн  обеспечени  такого алгоритма формировани  рабочего импульса определ ютс  моменты открыти  тиристоров 12 и 15, которые выбираютс  с целью обеспечени  минимальных потерь при зар де кон-г денсаторов 7 и 8 и обеспечени  за2 р да этих конденсаторов до максимального значени  напр жений на их обкладках; конденсатора 7 - до удвоенного фазного напр жени , а конденсатора 8 - до 3,73 Uf, где Ц рмаксимальное фазное напр жение источника . Цепи зар да (подзар да) и разр да этих конденсаторов аналогичны как и при быстром зар де. Конденсаторы 9 и 7 при этом осуществл ют поочередно функцию емкостных дозаторов энергии, зар жаемых от источника , и вольтодобавочнмх источников. разр жаемых при этом через источник. В процессе подготовки к формированию импульса, выполн емого методом медленного зар да накопительного конденсатора 8, тиристор 16 находитс  в закрытом состо нии, а поочеред-v на  коммутаци  тиристоров 12 и 15 обеспечивает.зар д конденсатора 8 с помощью вольтодобавочных конденсаторов 7 и 9, имеющих сравнительно малую емкость. Так как при формировании рабочих импульсов в генераторе с соотношением емкостей конденсаторов , требуемым при реализации быстрого зар да, энерги , запасаема  в конденсаторах 7 и 9, превышает значени  энергии, необходимой дл  медленного зар да накопительного конденсатора 8. ;В цел х снижени  ско-: рости зар да конденсатора 8 без уменьшени  емкостей конденсаторов 7 и 9 коммутацию тиристоров 12 и 15 целесообразно осуществл ть с задержкой по фазе. В этом случае источник осуществл ет подзар д и подразр д конденсаторов генератора меньшим средним значением тока, т.е. вместо одного мощного зар да импульса зар д конденсатора 8 . производитьс  серией импульсов с малыми дозами энергии в каждом импульсе тока. По завершении зар да конденсатора 8 до требуемого .напр жени  подаетс  сигнал на открытие тиристора 16 и производитс  формирование рабочего импульса, аналогично указанному. I .. Интегральное значение тока в импульсе (пропорциональное амплитуде и длительности тока) определ ет удельные энергетические показатели генератора. Так как выходное напр жение генератора превышает амплитуду напр жени  ТИПТ в 5,46 раза, скорость передачи энергии, пропорциональна  квадрату выходного напр жени , увеличиваетс  по сравнению с базовьм объектом (у которого выходное напр жение не превосходит зна- чени  амплитуды ТИПТ более чем в 3,73 раза) почти в 1,5 раза.. В св зи с тем, что энер -ч источника передаетс  на выходные выводы через во ьто добавочные конденсаторы и накопительный конденсатор, которые Ьграничивают величину тока в эрозионном пр межутке (ионизированном канале) во всех режимах генератора - вплоть до режима короткого замыкани , генератор не требует специальной защиты используемой обычно дл  предотвращени выхода генератора из стро  в случа х короткого замыкани  его выхода (например, при случайном сведении рабочих электродов). Процессы зар да конденсаторов 7-9 происход т практически независимо от процесса разр да конденсатора 8 во врем  формировани  рабочего импульса. Это позвол ет эксплу тировать ТИПТ в режиме посто нной потребл емой мощности как при быстром , так и при медленном зар де накопительного конденсатора 8. Увеличение выходного напр жени  генератора в свою очередь позвол ет (при той же энергии) уменьшить емкость накопительного конденсатора, а соответственно и уменьшить посто нную времени разр да ( Ср RC). Поэтому мощность, вьщел ющалс  на выходных вьшодах за врем  разр да конденсатора 8 (форми.ровани  рабочих импульсов) возрастает из-за уменьЭто в свою очередь улучшени  шает удельные энергетические показатели рассматриваемого генератора (т.е. такие его энергетические показатели , как КПД, скорость передачи энергии источника в рабочий промежуток , коэффициент мощности ИТП и пр. отнесенные к массе, объему, стоимости генератора) в целом. Таким образом, если генератор импульсов дл  аэрозионной обработки материалов выполнен по предлагаемой схеме, удельные энергетические показатели генератора улучшаютс  за счет увеличени  его выходного напр жени .

Claims (1)

1. ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ . ЭЛЕКТР0ЭР03И0НН0Й ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, имеющий четыре входные клеммы для подключения фазовых выводов обмоток и вывода нейтрали .трехфазного источника переменного тока, положительный и отрицательный выходные выводы для соединения с рабочими электродами, содержащий три конденсатора и две пары вентильных ячеек, зашунтированных конденсаторами, вентили в которых включены последовательно-согласно анодными выводами подключенные к первой и второй входным клеммам, причем третья входная клемма соединена с отрицательным выходным выводом, а четвертая входная клемма, объединенная с нейтралью звезды, через третий конденсатор подключена к средним выводам обеих вентильных ячеек, и блок контроля фазового напряжения источника и управления вентилями, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей путем увеличения выходного напряжения, он дополнительно снабжен двумя последовательно включенными тиристорами, один из которых своим анодом и катодом © подключен к катодным выводам обеих вентильных ячеек соответственно, а другой - между упомянутыми катодными выводами и положительным выходным выводом, а управляемые переходы этих тиристоров - к дополнительным выходам блока контроля напряжения источника и управления вентилями.

   1085732 ·