Устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки

Устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к резке металлов и может быть использовано при проектировании источников питания плазменно-дуговых установок. Цель - улучшение условий запуска плазмотрона и вывода его на заданный режим работы, а также снижение массогабаритньгх показателей устройства. Устройство содержит индуктивно-емкостный стабилизатор тока (ИЕСТ), к |выходу которого через силовой транс форматор подсоединены выпрямитель и возбудитель дуги. Дроссели ИЕСТ содержат общую обмотку подмагничивания. Конденсаторы ИЕСТ включены через силовые коммутаторы, управляемые компаратором. Вход последнего соединен с датчиком тока, включенным в выходную цепь выпрямителя. После подключения устройства к питающей сети возбудитель дуги инициирует дугу в плазмотроне. Увеличивая ток в обмотке подмагничивания, обеспечивают плавное нарастание тока основной дуги. При достижении номинального значения тока на выходе компаратора появляется испульс управления , открывающий силовые коммутаторы , которые включают конденсаторы ИЕСТ в схему установки. Устройство переходит в рабочий режим. 3 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1391820 (51)4 В 23 К 9 ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4151998/31-27 (22) 26.11.86 (46) 30.04.88. Бюл. Ф 16 (72) В.А.Заварихин, В.И, Горбачев, Ю.В.Старых, А.М.Табунщики А.Г.кустик (53) 621.791.947.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 369858, кл. В 23 К 9/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА И ПИТАНИЯ

ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к резке металлов и может быть использовано при проектировании источников питания плазменно-дуговых установок.

Цель — улучшение условий запуска плазмотрона и вывода его на заданный режим работы, а также снижение массогабаритных показателей устройства.

Устройство содержит индуктивно-емкостный стабилизатор тока (ИЕСТ), к

1выходу которого через силовой трансформатор подсоединены выпрямитель и возбудитель дуги. Дроссели ИЕСТ содержат общую обмотку подмагничивания. Конденсаторы ИЕСТ включены через силовые коммутаторы, управляемые компаратором. Вход последнего соединен с датчиком тока, включенным в выходную цепь выпрямителя. После подключения устройства к питающей сети возбудитель дуги инициирует дугу в плазмотроне. Увеличивая ток в обмотке подмагничивания, обеспечивают плавное нарастание тока основной дуги. При достижении номинального значения тока на выходе компаратора появляется испульс управления, открывающий силовые коммутаторы, которые включают конденсаторы ИЕСТ в схему установки.

Устройство переходит в рабочий режим.

3 ил.

1391820 2 ной дуги. В начальный момент времени величина тока основной дуги значительно меньше номинального значения, 5 так как ток обмотки подмагничивания 9 при подключении плазменно-дуговой установки к питающей сети 2 задается равным нулю, следовательно, реактивное сопротивление дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока имеет максимальное значение, кроме того, силовые коммутаторы 11я 13 разомкнуты, что обеспечивает отключение конденсаторов индуктивноемкостного стабилизатора 1 тока от установки и, тем самым, еще большее ограничение пускового тока по амплитуде. Для аналитического доказательства предлагаемого структурного or2Q раничения пускового тока плазменноУ дуговой установки рассмотрим эквивалентную однофаэную схему предлагаемого устройства,(фиг. 2), на которой а питающая сеть представлена в виде р 25 напряжения U 8„, Х „— индуктивные

ые сопротивления дросселей индуктивноемкостного стабилизатора 1 тока, Х с — емкостное сопротивление конденсатора индуктивно-емкостного стабили30 затора 1 тока, Z н — приведенное к

I первичной обмотке трансформатора 3 сопротивления нагрузки. Ток нагрузки в представленной схеме определяется выражением

35 ьх

i !

2 н(Х, -Х с)+) (Х „-Х с) 1 (Х c+X„)

Изобретение относится к резке металлов и может быть использовано

1 . при проектировании источников питания плазменно-дуговых установок.

Целью изобретения является улучшение условий запуска плаэмотрона и вывода его на заданный режим раба ты, а также снижение массогабаритных

1 . показателей устройства.

На фиг. 1 изображена принципиаль

: ная схема предлагаемого устройства;

1 . на фиг. 2 — эквивалентная однофазна

1 ; схема предлагаемого устройства; на

lфиг. 3 — внешняя вольт-амперная характеристика плазменно-дуговой уста новки.

Устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки постоян ного тока содержит (фиг. 1) индук тивно-емкостный стабилизатор 1 тока

,âûïoëíåííûé по Т-образной схеме со ! взаимоиндуктивными связями, вход ко торого соединен с питающей сетью 2, к выходу через силовой трансформато 3 подсоединен выпрямитель 4. Выходи клеммы выпрямителя 4 соединены с ка тодом 5 и анодом 6 плазмотрона. Уст ройство 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 подмагничивания, соединенную с регулятором 10 тока подмагничивания. Цепи включающие конденсаторы индуктивноемкостного стабилизатора 1 тока,,содержат силовые коммутаторы 11-13

Э выполненные, например, в виде встречновключенных силовых тиристоров, правляющие цепи которых соединены с ! компаратором 14, выход которого соединен с датчиком 15 тока, включенным в выходной цепи выпрямителя 4.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к питающей сети 2 напряжение прикладывается через дроссели индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока,к трансформатору 3 и далее к выпрямителю 4, катоду 5 и аноду 6 плаэмотрона. Возбудитель 7 дуги инициирует пробой воздушного промежутка между катодом

5 и соплом 8, при этом возникает

Вспомогательная дуга, которая выдувается из сопла 8 плазмообразующим газом и, касаясь анода 6, замыкает

Электрическую цепь для горения основrpe Х вЂ” величина реактивного сопро40 тивления, определяемого взаимоиндуктивными связями обмоток дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора тока.

При изменении тока обмотки 9 подмагничивания от нуля до максимального значения величина индуктивного сопротивления дросселей может изменяться в 3-4 раза. В предлагаемом устройстве дроссели индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока настраиваются в резонанс с конденсаторами на частоту питающей сети при максимальном токе подмагничивания. Следовательно, при отсутствии тока подмагничивания реактивное сопротивление

Х превышает Х в 3-4 раза и в об- . щем случае справедливо выражение Х =

= 1 Х„, где k может принимать значе139!820

06.(kcák +

Пвх

Zн + jX(2kcâk + тоте сети.

Таким образом, внешняя вольт-амперная характеристика плазменно-ду45 говой установки является комбинированной (фиг. 3) . При запуске установки ток основной дуги плавно нарастает и участок вольт-амперной характеристики близок к характеристике источника напряжения (участок 1 на фиг. 3). При достижении тока основной дуги плазмотрона заданного номинального значения устройство, 55 благодаря подключению конденсаторов, переходит в режим индуктивно-емкостного преобразования. В этом режиме работы установка имеет вольт-амперную характеристику, близкую к харак. ния 1-4. Учитывая, что X н = k„Х, где k — коэффициент взаимоиндуктйвной связи между дросселями индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока и приняв Х = Х, выражение для тока нагрузки в приведенной схеме (фиг. 2) примет вид

Z (1с-1) -j X ((k k+1) -(k-1) ) При отсутствии конденсаторов индуктивно-емкостного стабилизатора тока в схеме, приведенной на шиг. 2, и с учетом введенных соотношений между Х, Х и Х, выражение для тока нагрузки примет вид

Домножив и разделив приведенное выражение на величину -(k cz k+;1,) и произведя алгебраические преобразования, определяем разность между абсолютными значениями действительных частей комплексного вида знаменателей для выражений, определяющих ток нагрузки в схеме без конденсатора и в схеме индуктивно-емкостного стабилизатора тока, содержащего конденсатор (фиг. 2). Разность составляет величину вК, = Z „(k Ь., + !Д.

Разность между абсолютными значениями мнимых частей соответствующих выражений определяется величиной

8Iм = Хtk2 (k ca + 1)2).

Приведенные разности при любых реальных значениях коэффициента взаимоиндуктивной связи являются положительными величинами, следовательно, модуль комплексного знаменателя выражения для тока нагрузки в схеме без конденсатора больше модуля знаменателя выражения для тока нагрузки индуктивно-емкостного стабилизатора тока с конденсатором (фиг. 2). Тогда модуль тока нагрузки в схеме без конденсатора меньше модуля то .а нагрузки для схемы с конденсатором. Увеличение Е приводит к еще большемууменьшению тока нагрузки в обеих схемах.

10 !

Таким образом, из приведенного анализа следует, что в начальный момент запуска плазменно-дуговой установки, при отсутствии тока в обмотке

9 подмагничивания и при отключенных конденсаторах индуктивно-емкостного стабилизатора 1 тока величина пускового тока основной плазменной дуги в 6-7 раз меньше номинального значения.

Далее запуск плазменно-дуговой установки происходит следующим образом.

Регулятор 10 тока подмагничивания, который выполнен, например, в виде магнитного усилителя, с любой наперед заданной скоростью нарастания увеличивает от нуля до максимального зна-. чения ток в обмотке 9 подмагничива ния, тем самым обеспечивается плавное уменьшение реактивного сопротивления дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора тока и, следовательно, плавное нарастание тока основной дуги. Заданная скорость нарастания определяется регулируемыми времязадающими R-L-цепями, влияющими на изменение величины тока управления магнитного усилителя. Сигнал, снимаемый с датчика 15 тока, сравнивается с заданным сигналом, соответствующим номинальному току основной дуги, в компараторе 14, и при равенстве текущего и заданного сигналов вырабатывается управляющий импульс, от" крывающий силовые коммугаторы 11-13, тем самым в схему устройства включаются конденсаторы индуктивно-емкостного стабилизатора тока, настроенные в резонанс с дросселями при максимальном токе подмагничивания на час5 13918 теристике источника тока (участок 2 на фиг. 3), что способствует устойчивому горению плазменной дуги.

Предлагаемая установка обеспечивает улучшение условий запуска плаэ5 мотрона и вывода его на заданный режим работы, а также снижение массы и

1 габаритов устройства в целом по сравнению с прототипом. Это достигается

1 ! за счет структурно-параметрического ограничения пускового тока основной

1 дуги, плавного нарастания тока основной дуги до номинального значения с любой наперед заданной скоростью, а также за счет исключения из схемы установки дополнительной обмотки силового трансформатора, пускового конденсатора и разрядного балластного ! сопротивления. Обеспечивается повышение долговечности элементов плазменной горелки в 1,5-2 раза, кроме того, устройство приобретает универсальность, так как позволяет применять различные конструкции плазмотро- 25 нов, требующих выбора оптимальной

1 скорости нарастания пускового тока и работающих в составе плазменно-дуговой установки.

Формула изобретения

Устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки, содержащее индуктивно-емкостный стабилизатор тока, к выходу которого через силовой трансформатор подсоединен выпрямитель, подключенный выходом к электродам плазматрона, и возбудитель дуги, выход которого соединен с катодом и соплом плаэмотрона, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения условий запуска плазмотро1 на и вывода его на заданный режим работы, а также снижения массы и габаритов устройства, в него введены силовые коммутаторы, датчик тока, компаратор и обмотка подмагничивания дросселей индуктивно-емкостного стабилизатора тока с регулятором тока, при этом датчик тока включен в выходную цепь выпрямителя и соединен с входом компаратора, а выход его соединен с управляющими цепями силовых коммутаторов, включенных последовательно с конденсаторами индуктивно-емкостного стабилизатора тока.

1391820

Составитель В. Пучинский

Редактор Т. Парфенова Техред М.Моргентал Корректор Г. Решетник

Заказ 2591

Тирах.. 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4