SU737183A1 - Способ формировани импульсов тока в нелинейной нагрузке - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ТОКА В НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКЕ . Изобретение относитс  к области электрофизической обработки.материалов , в частности касаетс  генераторов унипол рных импульсов дл  электроэрозионной обработки, а также мо- жет быть использовано в электро- и радиотехнике дл  питани  различных . импульсных нагрузок (ИН) от накопительных конденсаторов (НК) и источников переменного тока (ИПТ), осущестрл юших зар д емкостных накопите лей энергии (ЕНЭ) через выпр митель. Известен способ импульсного питани  нагрузок с ЕНЭ, зар женным от ИПТ в одном, например,нечетном полу периоде изменени  напр жени  источника и коммутации управ л  емыми ключа ми в том же или в другом полуперио де импульсной нагрузки, НК и источ- ника в момент достижени  напр жением источника заданного (обычно максимального ) значени  1. При таком способе ток разр да кон денсатора суммируетс  с током ИПТ, что увеличивает мощность в импульсе, однако низка  скважность (обычно не более четырех) ограничивает возможность увеличени  скорости передачи энергии источника в нагрузку. Недостатками известного способа передачи энергии источника в ЗП  вл ютс  невысока  скорость этой передачи , оцениваема  мощность в импульсах тока, а также низкие удельные энергетические показатели устройств, формирующих импульсы тока в ЭП. Скорость передачи энергии источника в нагрузку и энергетические показатели устройств увеличиваютс  при разр де накопительного конденсатора в случае его разобщени  от источника, однако частота формировани  разр дных импульсов тока при этом существенно уменьшаетс , что уменьшает скорость и производительность электроэрозионной обработки. Цель изобретени  - увеличение скорости передачи энергий источника в нагрузку, регулирование, в частности стабилизаци  значени  мощности в разр дных импульсах при изменении частоты и напр жени  источника электрической энергии и улучшение удельных энергетических показателей устройств дл  его реализации. Указанна  цель достигаетс  тем, что при формировании разр дных IJ пульсов заданного значени  эн передаваемой в нагрузку, от.

значение напр жени  источника, требуемое в момент разр да накопител , по величине запасенной в нем энергии (проШрцйбнальной -емкости конденсатора и квадрату напр жени  на е.го обкладках), а после достижени  мгноч веНньам напр жением источника своего максимального .амплитудного значени  бравнивают расчетное требуемое с -ЙШеренньм мгновенным значением, и в момент достижени  равенства сравкиваемых напр жений производ т суммирование напр жений источника и зар женного накопител , подают на нагрузку полученное суммарное на .Пр жёнйё, 3ар жайт конденсатор напр жением обратной (по отношению к первоначальной, предшествующей моменту начала его разр да) пол рнос т1иГй;5 момент окончани  его зар да &1ШючШт ймпульсную нагрузку,- ; Способ может быть осуществлен гене1ра;тором унипол рных импульсов, выполненным по схеме, содержащей Эйедныег клеммы дл  подключени  ИПТ, выхЬдные клеммы,дл  подключени ЭП, Жбуг полупериодный мостовой выпр  Шгг ель , одна из клемм входной диагонали которого образует первую входную клемму устройства, ключевой элемент, НК и блок контрол  напр ; 1 ёШЯ источника и конденсатора и

управлени  вентил ми (БКНИКУВ) вы прйми ёл . / .

в устройстве, позвол ющем осуществить предлагаемый способ, накопительный конденсатор одной своей обкладкой соединен со второй клеммЬЙ входнойдиагонали выпр мйт-ел , .а втора  обкладка ТНК образует втор- -вхОДнуюклемму устройстваj при ШбМ в КаЧестве - kJi eBol-o элемента йШШьзб-в-ан полупррводниковый ключ О двухсторонней проводимостью (нагфймер , сймистбр или два включенные встрёчйо-йарадаешьно тиристора), который подключен к клеммам вход- ной даагоналй упоМйнутЬ1ГОвып 5- ми тел .

Г На фиг. 1 прёдставлейа структурн схема устройства; аа фиг, 2 - времённа  Диаграмма изменени напр жен в уЬтройстве Hci фиг. Ъ - электрическа  схема устройства формировани йштулЬсов тока, на частоте источника с использованием одного ЦК; на фиг. ГГсхзма фбрШрЪвани  йМуНьсб1

тоте источника с йсйользбванием дву фиг. 5 - схема формировани  имгфльсов йа чаетоте, вдвое превыша

щей частоту источника. -

Устройствб содержит входные дл  подключени  источника 1 переменного тока {имеющего обычно малое внутреннее сопротивление), выходные клеммы подключени  энектроэрозйойного промежутка, накопи тельный -конденсатор 3 и блок 4 VntidfirtfteMbtx зар дно-разр дных ключей ,- осуществл ющих зар д емкостногб накопители энергии от источника в одном, например, первом и последующих нечетных полупериодах изменени  напр жени  источника 1. Во врем  зар да НК мгйовенные значени  напр жени  источника измер ютс  блоком 5, а напр жение конденсатора - блоком 6. Последний запоминает напр йсение накопител  и по заданной величине энергии, передаваемой в назфузку вб врем  разр дного импульса и значению энергии, запасенной конденсаторбм, определ ет значение напр жени  источника, требуемое в момейт начала формировани  этого импульса . В системах с неизменной энергией в импульсе и стабилизированным йайр жением источника этот разр д целесообразно осуществл ть при максимальном напр  сенйи источника, т.е. импульсы можно формировать в каждом полупериоде изменени  напр жени  истбчника. Если энерги  в импульсе йолжна имефь значение меньше макси- мальйбвбзйбжного, то после достижени ; напр жением источника своего амплитудного значени  егб мгновенное значение сравнивают с требуемым расчетным значением ив момент дости сегни  равенства сравниваемЕзх напр жеНИИ с помощью блока } суммируют мгно ,венное напр жение источника с напр жением накопител  и пбдают §ту сумму напр жений на эрозионный промежутбк . . . . . . .

Энерги , предварительно запасенна  конденсатором, передаетс  при этом в .ЭП, а конденса тор разр жаетс . Источник- в это врем  отдает в нагрузЛу энергий,.равную энергии, запасенной в поле конденсатора в мсзмент, предшествующий моменту его разр да. По окончании разр да НК напр жение на обкладках становитс  равйым нулю и таккак сопрот.ивление разр жеййого конденсатора равно нулю &не1 ги  йет6чйика передаетс  в ЭП чере койЩйсатор а конденсатор зар жетс  противоположной пол рностью через сЬттротивление эрозионйого промежутка (перезар жаетс ) п зактически при нейёмёнйбм мгйбвенйом значении напр жени  1ьрточника-. При та;кбм зар де йакопител  50% эйергии рассеиваетс  в ЭП, по .мере,зар да кбнденсато{ й его напр жение повышаетс , а так как это напр жение имеет пол рнЪсть, прбтивбположную .пол рности напр жейй  йстбЧйийа-, тб в мбмейт окончани  пе45езаЕ1Яда кбйдейсатора напр жение на ЭП становитс  равным нулю. Нагрузку в этоврем  отключают от источник и накопители, напр жени  которых конролируют соответственно блоки 5 и (5.

В св зи с тем, чтЬ энерги , отдаваема  конденсаторомво врем  его перезар да,.вдвое превышает энергию бтдпаваёмую им приразр дке, а энерги , выдел юща с  в ЭП, равна сумме энергий источника и НК, емкость накопител  при рассмотренном способе формировани  разр дных импульсов то ка в нагрузке в 4 раза меньше емкос ти одиночно разр жаемого конденсатора - накопител1 , не использующего энергию ИПТ при формировании импуль са тока,: Энерги , запасенна  в поле конденсатора в момент его перезар йа, может быть возвращена в источник ил использована- дл  формировани  очере ното импульса тока в нагрузке. Так, если в момент времени ty истрчнйк имел напр жение-е , а Конденсатор был перезар жен до напр жени  и ключи блока 4 отключили его от источника и ЭП, в следующем полупериоде изменени  напр жени  источник эти напр жени  имеют один и тот же знак (фиг. 2), что позвол ет легко осуществить их суммирование на нагрузке в момент tg без каких-либо преобразований. . Уменьшение емкости НК в 4 раза соответственно сокращает врем  форм ровани  разр дного импульса тока. При малом сопротивлении источника длительность импульса передачи энер гии источнйк-а в нагрузку определ етс  сопротивлением этой нагруз.ки, так Как максимальна  скорость передачи энергии из конденсатора определ етс  скоростью распространени  электромагнитного пол  между его-., обкладками. Поэтому длительность : этого, импульса имеет минимально : возможное врем . На фиг. 3 изображена схема простейшего генератора импульсов, формирующего импульсы тока в ЭП на частоте напр жени  источника. В это схеме источник 1 подключен к выходным клеммам 2 через конденсатор 3, зар д Которого осуществл етс  через диод 7. Напр жение источника и. накопител  контролирует БКНИКУВ 8. Этот же блок управл ет тиристором 9, включённым в цепь питани  ЭП., В полупериоде изменени  напр жени  источника, когда к аноду диоДа 7; . п эиложено гЯ лОжительное .относитель- НО его Катода напр жение, осуществ л етс , зар д НК 3. Этот зар д .закан чиваетс  в момент достижени  напр жением источника амплитудного значе ни , и диод 7 предохран ет конденсатор от разр да н& источник. В следующем полупериоде пол рность напр жени  источника йзмен етс  и, когдамгновенное значение напр жени  источника, после доЬтижени  им максимального значени , убыва , достигает расчетного значени , блок 8 с помощью тиристора 9 подключает ЭП к цепи: источник 1 конденсатор 3, в эрозионном промежу

-.. ке формируетс  разр дный импульс . тока, конденсатор перезар жаетс , по окончании перезар да тиристор 9 гаснет. После этого импульса конденсатор 3 через диод 7 снова перезар жаетс , в результате чего он оказываетс  зар женным до амплитудного значенй   напр жени  источника. Далее процессы повтор ютс  цикли- чески. Г Формирование разр дного импульса -путем суь5мировани  напр жений и энергий ИПТ и НК позвол ет в 4 раза уменьшить емкость (и соответственно вес) конденсатора. Если учесть, что при этом также отпадает надобность в применении дросселей, то выигрыш в весе оказываетс  еще более значительным. Вварианте схемы формировани  импульсов на частоте источника, приведенном на фиг. 4,напр жение источника суммируетс  с напр жением двух конденсаторов, один из зар жаетс  череэ диод 7, а второй через диод 10. Работа этого формирова тел   импуЛьсодваналогичнаработе устройства по фиг. 3. Более совершенным  вл ет.с  устройство по схеме фиг. 5.. В этом устройстве разр дные импульсы тока формируютс  на каждом полупериоде изменени  напр жени  источника 1, подключенного через конденсатор 3 ко входной диагонали мостового выпр мителй , образованного диодами 7 и 10 и тиристорами 9 и 11. Дл  первоначального зар да, а если необходимо , то и дл  подзар да кондеН- сатора, используетс  двухсторонний полупроводниковый ключ 12 (типа симистора), соединенный -с клеммами входной диагонали моста. При открытии этого .ключа сигналом от блока 8 конденсатор зар жаетс  до амплитудного значени  напр жени  источника и клю,ч гаснет (запираетс ) . Конденсатор при этОм запасает максимально возможное значение энергии. В следующейчетверти периода йзменёни; НаПр жени  источника блок 8 подает в требуемый мОмёнт времени сигнал на открытие тиристора 9 или 11 и энерги  НК и источника передаезгс  в ЭП 2, конденсатор 3 при этом перезар жаетс , а тиристор запираетс , в следующем полупёриоде конденсатор может быть Снова подзар жен через Симистор 12 в течение первой половины полупериода , а во второй его половине - разр жен и перезар жен через тиристор на ЭП 2. . Блок 8 может бнть выполнен по любой .известной схеме, осуществл ющей Фазовое управление зар дно-разр д

Claims (1)

1. Формула изобретения ·- Использование предложенных схем устройства для реализации способа формирования импульсов, в том числе, по схеме фиг. 5, позволяет формировать разрядные импульсы тФка в эрозионном промежутке при любой частоте изменения его напряжения. Энергия , источника передается в нагрузку с Малыми потерями при незначительных (габаритах и весе устройства. Это обеспечивает высокие удельные энерге. тические показатели устройств формирования импульсов тока для ЭЭО. Высокая скорость передачи энергии ис-‘ точника в нагрузку и простота регулирования, в частности стабилизации значения мощности в импульсах при изменении частоты и напряжения источника электрической энергии, преимущественно электромеханического преобразователя, позволяет обеспечивать высокую производительность при черновой, чистовой и ках материалов, быть реализован знойных станках работкой — при использовании М-фазных (Генераторов, каждая фазовая обмотка которых подключается к одному из постов через соответствующий формирователь импульсов разрядного тока.

   отделочной обработают принцип может также s электроэрос многопостовой обОписанный способ питания импульсной нагрузки может быть использован также в электро- и радиотехнике для пит аник импульсных нагрузок от источника' ^накопительного конденсатора,'

   Способ формирования импульсов тока в нелинейной нагрузке от источника переменного тока с использованием емкостного накопителя энергии и управляемых зарядно-разрядных ключей, при котором предварительно заряжают емкостной накопитель в одном полупериоде изменения его напряжения, измеряют мгновенное значение напряжения источника и емкостного накопителя, в момент достижения заданного напряжения источника подключают источник и емкостной накопитель к нагрузке, суммируя их энергию, и отключают емкостной накопитель и источник от нагрузки, отличающ и й ,с я тем, что, с целью увеличения скорости передачи энергии в нагрузку, определяют с учетом запомненного значения напряжения ем- костного накопителя необходимое расчетное напряжение исфочника, обеспечивающее заданный уровень энергии в нагрузке, после достижения напряжением источника его амплитудной величины сравнивают его мгновенное напряжение с расчетным и в момент их равенства формируют импульс тока на нагрузке суммированием напряжений I источника и емкостного накопителя,· после чего заряжают емкостный накопитель напряжением обратной полярности и отключают нагрузку в момент .окончания заряда емкостного накопи35 теля.