SU1391820A1

SU1391820A1 - Устройство дл запуска и питани плазменно-дуговой установки

Info

Publication number: SU1391820A1
Application number: SU864151998A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Заварихин; Виктор Михайлович Горбачев; Юрий Владимирович Старых; Александр Мефодьевич Табунщик; Алексей Григорьевич Шустик
Original assignee: Николаевский Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова; Предприятие П/Я Р-6041
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1988-04-30

Abstract

Изобретение относитс к резке металлов и может быть использовано при проектировании источников питани плазменно-дуговых установок. Цель - улучшение условий запуска плазмотрона и вывода его на заданный режим работы, а также снижение мас- согабаритньгх показателей устройства. Устройство содержит индуктивно-емкостный стабилизатор тока (ИЕСТ), к |выходу которого через силовой транс форматор подсоединены выпр митель и возбудитель дуги. Дроссели ИЕСТ содержат общую обмотку подмагничива- ни . Конденсаторы ИЕСТ включены через силовые коммутаторы, управл емые компаратором. Вход последнего соединен с датчиком тока, включенным в выходную цепь выпр мител . После подключени устройства к питающей сети возбудитель дуги инициирует дугу в плазмотроне. Увеличива ток в обмотке подмагничивани , обеспечивают плавное нарастание тока основной дуги. При достижении номинального значени тока на выходе компаратора по вл етс испульс управлени , открывающий силовые коммутаторы , которые включают конденсаторы ИЕСТ в схему установки. Устройство переходит в рабочий режим. 3 ил. I (Л

Description

со

QD

00 tsP

1

Изобретение относитс к резке металлов и может быть использовано при проектировании источников питани плазменно-дуговых установок.

Целью изобретени вл етс улучшение условий запуска плазмотрона и вывода его на заданный рехшм работы , а также снижение массогабаритных показателей устройства.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эквивалентна однофазна схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - внешн вольт-амперна характеристика плазменно-дуговой установки .

Устройство дл запуска и питани плазменно-дуговой установки посто нного тока содержит (фиг. 1) индуктивно-емкостный стабилизатор 1 тока, выполненный по Т-образной схеме со взаимоиндуктивными св з ми, вход которого соединен с питающей сетью 2, а к выходу через силовой трансформатор 3 подсоединен выпр митель 4. Выходные клеммы выпр мител 4 соединены с катодом 5 и анодом 6 плазмотрона. Устройство содержит возбудитель 7 дуги, выход которого соединен с катодом 5 |и соплом 8 плазмотрона. Дроссели ин- |дуктивно-емкостного стабилизатора 1 |тока содержат общую обмотку 9 под- магничивани , соединенную с регул тором 10 тока подмагничивани . Цепи, ;включающие конденсаторы индуктивно- leMKocTHoro стабилизатора 1 тока, (Содержат с.иловые коммутаторы 11-13, выполненные, например, в виде встреч- новключенных силовых тиристоров, управл ющие цепи которых соединены с компаратором 14, выход которого соединен с датчиком 15 тока, включенным в выходной цепи выпр мител 4.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к питающей сети 2 напр жение прикладываетс через дроссели индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока,к трансформатору 3 и далее к выпр мителю 4, катоду 5 и аноду 6 плазмотрона. Возбудитель 7 дуги инициирует пробой воздушного промежутка между катодом 5 и. соплом 8, при этом возникает Вспомогательна дуга, котора выдуваетс из сопла 8 плазмообразующим газом и, каса сь анода 6, замыкает Электрическую цепь дл горени основ10

15

1391820 i

ной дуги, в начальный момент времени величина тока основной дуги значительно меньше номинального значени , так как ток обмотки подмагничивани 9 при подключении плазменно-дуговой установки к питающей сети 2 задаетс равным нулю, следовательно, реактивное сопротивление дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока имеет максимальное значение, кроме того, силовые коммутаторы 11- 13 разомкнуты, что обеспечивает отключение конденсаторов индуктивно- емкостного стабилизатора 1 тока от установки и, тем самым, еще большее ограничение пускового тока по амплитуде . Дл аналитического доказательства предлагаемого структурного ограничени пускового тока плазменно- дуговой установки рассмотрим эквивалентную однофазную схему предлагаемого устройства,(фиг. 2), на которой питающа сеть представлена в виде напр жени Ug, Х - индуктивные сопротивлени дросселей индуктивно- емкостного стабилизатора 1 тока, Хс - емкостное сопротивление конденсатора индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока, Z - приведенное к первичной обмотке трансформатора 3 сопротивлени нагрузки. Ток нагрузки в представленной схеме определ етс вьфажением

-UBX (Хс+Х) .

I )

Z H()+J (Хц-Хс) -j (Хс+Х„)

20

25

30

35

где

XM40

45

50

55

величина реактивного сопротивлени , определ емого взаимоиндуктивными св з ми обмоток дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора тока.

При изменении тока обмотки 9 подмагничивани от нул до максимального значени величина индуктивного сопротивлени дросселей может измен тьс в 3-4 раза. В предлагаемом устройстве дроссели индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока настраиваютс в резонанс с конденсаторами на частоту питающей сети при максимальном токе подмагничивани . Следовательно , при отсутствии тока подмагничивани реактивное сопротивление Хц превышает Х в 3-4 раза и в общем случае справедливо выражение X L kXp, где k может принимать значегде

XM0

5

0

5

При изменении тока обмотки 9 подмагничивани от нул до максимального значени величина индуктивного сопротивлени дросселей может измен тьс в 3-4 раза. В предлагаемом устройстве дроссели индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока настраиваютс в резонанс с конденсаторами на частоту питающей сети при максимальном токе подмагничивани . Следовательно , при отсутствии тока подмагничивани реактивное сопротивление Хц превышает Х в 3-4 раза и в общем случае справедливо выражение X L kXp, где k может принимать значе3139

ни 1-4, Учитыва , что Хц kjeXj, где kj.g - коэффициент взаимоиндуктйв- ной св зи между дроссел ми индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока и прин в X J- X, выражение дл тока нагрузки в приведенной схеме (фиг. 2) примет вид

-0,,( + 1)

ВТ CB

1«

z;(k-i)-jx()2-(k-i)0

При отсутствии конденсаторов индуктивно-емкостного стабилизатора тока в схеме, приведенной на фиг. 2, и с учетом введенных соотношений между Хц, X 1 и Х(-, выражение дл тока нагрузки примет вид

Таким образом, из приведенного анализа следует, что в начальный момент запуска плазменно-дуговой установки , при отсутствии тока в обмотке 9 подмагничивани и при отключенных конденсаторах индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока величина пускового тока основной плазменной дуги в 6-7 раз меньше номинального значени .

Далее запуск плазменно-дуговой установки происходит следующим образом .

Регул тор 10 тока подмагничивани , который выполнен, например, в виде магнитного усилител , с любой наперед заданной скоростью нарастани увеличивает от нул до максимального зна

v

О

ех

. г „ + jx(2k,,k + 2k)

Домножив и разделив приведенное выражение на величину -(kcg k+.li) и произвед алгебраические преобразовани , определ ем разность между абсолютными значени ми д ействитель- ных частей комплексного вида знаменателей дл выражений, определ ющих ток нагрузки в схеме без конденсатора и в схеме индуктивно-емкостного стабилизатора тока, содержащего конденсатор (фиг. 2). Разность составл ет величину

ЛЕр ZH k -(kcB + 1) .

Разность между абсолютными значени ми мнимых частей соответствующих выражений определ етс величиной

&1 (kc8 + 1)2.

Приведенные разности при любых реальных значени х коэффициента взаимоиндуктивной св зи вл ютс положи- тельньми величинами, следовательно, модуль комплексного знаменател выражени дл тока нагрузки в схеме без конденсатора больше модул знаменател выражени дл тока нагрузки индуктивно-емкостного стабилизатора тока с конденсатором (фиг. 2). Тогда модуль тока нагрузки в схеме без конденсатора меньше модул тока нагрузки дл схемь с конденсатором. Увеличение k приводит к еще большему ) уменьшению тока нагрузки в обеих схемах.

0

5

0

5

чени ток в обмотке 9 подмагничива ни , тем самым о.беспечиваетс плавное уменьшение реактивного сопротивлени дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора тока и, следовательно,

5 плавное нарастание тока основной дуги . Заданна скорость нарастани определ етс регулируемыми врем за- дающими R-L-цеп ми, вли ющими на изменение величины тока управлени

Q магнитного усилител . Сигнал, снимаемый с датчика 15 тока, сравниваетс с заданным сигналом, соответствующим нo fflнaльнoмy току основной дуги, в компараторе 14, и при равенстве текущего и заданного сигналов вьфа- батываетс управл ющий импульс, открывающий силовые коммутаторы 11-13, тем самым в схему устройства включаютс конденсаторы индуктивно-емкостного стабилизатора тока, настроенные в резонанс с дроссел ми при максимальном токе подмагничивани на частоте сети.

Таким образом, внешн вольт-амперна характеристика плазменно-дуговой установки вл етс комбинированной (фиг. 3). При запуске установки ток основной дуги плавно нарастает и участок вольт-амперной характеристики близок к характеристике источника напр жени (участок 1 на фиг. 3). При достижении тока основной дуги плазмотрона заданного номинального значени устройство, благодар подключению конденсаторов, переходит в режим индуктивно-емкостного преобразовани . В этом режиме , работы установка имеет вольт-амперную характеристику, близкую к характеристике источника тока (участок 2 на фиг. 3), что способствует устой- горению плазменной дуги.

Предлагаема установка обеспечивает улучшение условий запуска плазмотрона и вывода его на заданный режим работы, а также снижение массы и габаритов устройства в целом по сравнению с прототипом. Это достигаетс за счет структурно-параметрического ограничени пускового тока основной дуги, плавного нарастани тока основной дуги до номинального значени с любой наперед заданной скоростью, а также за счет исключени из схемы установки дополнительной обмотки силового трансформатора, пускового конденсатора и разр дного балластног сопротивлени . Обеспечиваетс повы- шение долговечности элементов плазменной горелки в 1,5-2 раза, кроме того, устройство приобретает универсальность , так как позвол ет примен ть различные конструкции плазмотро нов, требующих выбора оптимальной скорости нарастани пускового тока и работающих в составе плазменно-ду- говой установки.

Q 0 5

5

Claims

Формула изобретени

Устройство дл запуска и питани плазменно-дуговой установки, содержащее индуктивно-емкостный стабилизатор тока, к выходу которого через силовой трансформатор подсоединен выпр митель, подключенный выходом к злектродам плазматрона, и возбудитель дуги, выход которого соединен с катодом и соплом плазмотрона, отличающеес тем, что, с целью улучшени условий запуска плазмотрона и вывода его на заданный режим работы, а также снижени массы и габаритов устройства, в него введены силовые коммутаторы, датчик тока, компаратор и обмотка подмагничива- ни дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора тока с регул тором тока, при этом датчик тока включен в выходную цепь выпр мител и соединен с входом компаратора, а выход его соединен с управл ющими цеп ми силовых коммутаторов, включенных последовательно с конденсатора-ми индуктивно-емкостного стабилизатора тока.

.

XL

g

Фиг, 2

Фиг.З