Устройство для зажигания и питания плазменной дуги

Устройство для зажигания и питания плазменной дуги

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в установках, в которых применяются плазмотроны , в частности, для резки металла. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик плазменной дуги, энергетических и массогабаритных показателей устройства. Устройство содержит силовой трансформатор, подключенные к электродам плазменной горелки датчик тока и сглаживающий дроссель. Между питающей сетью и первичной обмоткой силового трансформатора включены встречно включенные пары транзисторов. Наличие блока фазового сдвига, устройства сравнения и введение четырех аналоговых ключей, устройства блокировки фазового сдвига и блока управления позволяет осуществлять плавное зажигание и питание плазменной дуги стабилизированным током. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1 505701

1511 4 В 23 К 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А 8TOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4284057/25-27 (22) 13.07.87 (46) 07.09.89. Бюл. № 33 (72) В. А. Заварихин, В. М. Горбачев, А. М. Табунщик и А. Г. Шустик (53) 621.791.75.037 (088.8) (56) Браткова О. Н. Источники питания сварочной дуги.— М.: Высшая школа, 1982, с. 166 — 167., Цукерман М. Б. Источники питания сварочной дуги и электрошлакового процесса.— М,: Высшая школа, 1974, с. 217. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ И

ПИТАНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в установках, в которых применяются плазмотИзобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам с характерной дуговой нагрузкой, и может найти применение во всех областях техники и технологии, где применяются плазмотроны, в частности в установках для плазменной резки металла.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик плазменной дуги, энергетических и массогабаритных показателей устройства.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Состояние аналоговых ключей, компараторов и кнопки пуска в зависимости от режима работы устройства приведено в таблице.

Устройство содержит силовой трансформатор 1, вторичная обмотка которого соединена через неуправляемый выпрямитель 2, 2 роны, в частности для резки металла. Цель изобретения — улучшение динамических характеристик плазменной дуги, энергетических и массогабаритных показателей устройства. Устройство содержит силовой трансформатор, подключенные к электродам плазменной горелки датчик тока и сглаживающий дроссель. Между питающей сетью и первичной обмоткой силового трансформатора включены встречно включенные пары транзисторов. Наличие блока фазового сдвига, устройства сравнения и введение четырех аналоговых ключей, устройства блокировки фазового сдвига и блока управления позволяет осуществлять плавное зажигание и питание плазменной дуги стабилизированным током. 2 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. содержащий в выходной цепи датчик 3 тока и сглаживающий дроссель 4, с электродами плазменной горелки 5, к катоду 6 и соплу 7 которой подключен осциллятор 8.

Между питающей сетью 9 и первичной обмоткой силового трансформатора 1 включены встречно-параллельно пары тиристоров 10.

Устройство содержит также зарядную КСцепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 11, конденсатора 12 и аналогового ключа 13. Параллельно конденсатору 12 подсоединен второй аналоговый ключ 14, а точка соединения резистора 11 и конденсатора 12 подключена к одному из входов устройства 15 сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика 3 тока, а выход — с блоком 16 фазового сдвига через третий аналоговый ключ 17, при этом выходные клеммы блока 16 фазового сдвига подключены к управляю1505701

3 щим электродам встречно-включенных пар тиристоров 10.

Установка содержит устройство 18 блокировки фазового сдвига, которое через аналоговый ключ 19 подключено к блоку 16 фазового сдвига, а также блок 20 управления работой установки, который включает три компаратора 21 — 23, демультиплексор 24, шифратор 25 и три логических элемента 2И 26 — 28. Выход датчика 3 тока соединен с прямым входом компаратора 21, к инверс- 10 ному входу которого, а также прямому входу компаратора 22 прикладывается опорное напряжение UM. равное по величине падению напряжения на датчике 3 тока при . протекании через него минимального тока плазменной дуги. Инвентирующие входы компараторов 22 и 23 подключены к точке соединения резистора 11 и конденсатора 12 зарядно" RC-цепи, а к прямому входу компаратора 23 прикладывается опорное напряжение 1 1„равное по величине падению 20 напряжения на датчике 3 тока при протекании через него номинального тока плазменной дуги. Выходы каждого из трех компараторов 21 — 23 соединены соответственно с входами логических элементов 2И 26 — 28, вторые входы которых объединены и подключены к точке соединения кнопки 29 пуска и первого токоограничительного резистора 30 а выходы — к адресным шинам Хь Х, Хз демультиплексора 24. Вход демультиплексора 24 через токоограничительный резистор 31 30 соединен с точкой положительного потенциала источника питания блока управления и резистором 30, а выходы подключены к входам шифратора 25, четыре выхода которого подключены соответственно к управляющим электродам четырех аналоговых ключей 13, 14, 17 и 19.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки 29 пуска к одному из входов ка ждого логического элемента

2И 26 — 28 через токоограничительный резистор 30 прикладывается сигнал положительного уровня. К входу демультиплексора 24 через токоограничительный резистор

31 также прикладывается положительный потенциал, а на его адресные шины Хь Х, Хз через элементы 26 — 28 с выходов компара- 4 торов 21 — 23 поступает комбинация сигналов высокого и низкого уровней, которая определяется величиной напряжения на зарядном конденсаторе 12, а также величиной тока плазменной дуги. В начальный момент пуска напряжение на конденсаторе 12 50 и ток плазменной дуги равны нулю. Соответствующая информация на выходах компараторов 21 — 23 преобразуется демультиплексором 24 и шифратором 25 в комбинацию управляющих сигналов, благодаря которым открывается первый аналоговый ключ 13 и начинается заряд конденсатора 12.

При достижении на конденсаторе 12 величины напряжения, равной падению напряжения на датчике 3 тока при протекании

4 через него минимального тока плазменной дуги, изменяет свое состояние второй компаратор 22 и комбинация потенциалов на выходе шифратора 25 блока 20 управления изменяется. В этом состоянии включен только аналоговый ключ 19, который подключает к блоку 16 фазового сдвига устройство 18 блокировки фазового сдвига.

Таким образом, к управляющим электродам встречно-включенных тиристоров 10 прикладываются импульсы, синхронизированные с моментом перехода через нуль напряжения питающей сети 9, следовательно, к электродам плазменной горелки 5 приложено максимальное напряжение холостого хода установки. После пробоя воздушного промежутка осциллятором 8 между катодом 6 и соплом 7 возникает дуга, которая выдувается плазмообразующим газом из плазменной горелки и замыкает цепь основной дуги плазмотрона. При достижении токоплазменной дуги минимального значения, при котором ее горение устойчиво, изменяет свое состояние первый компаратор 21, и в результате блок 20 управления закрывает аналоговый ключ 19, отключив устройство 18 блокировки фазового сдвига, открывает аналоговый ключ 13, продолжая заряд конденсатора 12, и открывает а н алого в ый кл юч 17, подключая устрой ство 15 сравнения к блоку 16 фазового сдвига.

В результате переключений угол открывания тиристоров 10 уменьшается до величины, при которой ток плазменной дуги минимален. В дальнейшем происходит плавное нарастание угла открывания тиристоров 10 с заданной постоянной времени RC-цепи. Одновременно с нарастанием тока плазменной дуги осуществляется его стабилизация. При достижении током плазменной дуги номинального значения изменяет свое состояние, по сравнению с предыдущим, компаратор 23. В результате остается включенным только аналоговый ключ 17 и устройство питает плазменную дугу стабильным током. Выключение установки осуществляется замыканием пусковой кнопки 29. При этом к одному из входов каждого логического элемента 2И

26 — 28 приложен потенциал нулевого уровня, который закрывает их. На адресные шины демультиплексора 24 поступают логические нули, независимо от состояния компараторов 21 — 23. В результате блок 20 управления выключает все аналоговые ключи, кроме 14, через который разряжается конденсатор 12.

Таким образом, установка практически мгновенно будет готова к последующему запуску, который возможен при размыкании пусковой кнопки 29. В случае внезапного погасания плазменной дуги в процессе работы устройства из-за значительных флуктуаций плазмообразующего газа или по другим причинам на выходе всех трех компара1505701

Формула изобретения

5 торов 21 — 23 потенциалы нулевого уровня, т. е. возникает ситуация, аналогичная выключенному состоянию устройства, при котором на адресные шины демультиплексора 24 поступают нули. В этом случае конденсатор 12 мгновенно разряжается через аналоговый ключ 14, компараторы 22 и 23 изменяют свое состояние и процесс плавного зажигания плазменной дуги возобновляется автоматически.

Устройство обеспечивает улучшение динамических характеристик плазменной дуги за счет введения между питающей сетью и первичной обмоткой силового трансформатора встречно-включенных пар тиристоров, что уменьшает вероятность внезапных погасаний дуги в процессе работы установки и способствует увеличению долговечности элементов плазменной горелки в 1,1 — 1,15 раза. Введение четырех аналоговых ключей, устройства блокировки фазового сдвига и блока управления позволяет осуществить плавное зажигание и питание плазменной дуги стабилизированным током и улучшить массогабаритные показатели устройства в I 2 раза, позволяет снизить потери электроэнергии на 10Я.

1. Устройство для зажигания и питания плазменной дуги, содержащее силовой трансформатор, вторичная обмотка которого включена через выпрямитель, сглаживающий дроссель и датчик тока на электроды плазменной горелки, тиристоры, устройство сравнения, входы которого соединены с выходом датчика тока и средней точкой RC-цепи и блок фазового сдвига, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, энергетических и массогабаритных показателей, в него введены четыре аналоговых ключа, устройство блокировки фазового сдвига и блок управления, при этом тиристоры попарно включены встречно-паь раллельно в цепь первичной обмотки силового трансформатора, выход устройства блокировки фазового сдвига через первый аналоговый ключ подключен к первому входу блока фазового сдвига, второй вход которого через второй аналоговый ключ соединен с выходом устройства сравнения, вывод резистора RC-цепи через третий аналоговый ключ соединен с полюсом напряжения питания блока управления, первый вход кото10 рого соединен с обгцей точкой RC-цепи, а второй — с выходом датчика тока, четвертый аналоговый ключ подключен napaëлельно конденсатору RC-цепи, вывод которого соединен с общей точкой напряжения питания, а выходы блока управления подключены к управляющим входам соответствующих аналоговых ключей, 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в вид< трех компараторов, демультиплексора, шиф20 ратора, трех элементов И, резистора и размыкающей кнопки пуска, причем объединенные инверсные входы первого и второго компараторов являются первым входом блока управления, прямой вход первого компаратора и объединенные прямой вход второго и инверсный вход третьего компараторов подключены к соответствуюгцим уровням напряжения, а прямой вход третьего компаратора является вторым входом блока управления, выходы каждого из компараторов через первые входы соответствующих элементов И подключены к входам демультиплексора, выходы которого таким образом соединены с входами шифратора. что соответствующие выходы последнего являются выходами блока управления, при этом вторые входы элементов И объединены и через резистор соединены с полюсом напряжения питания блока управления и через размыкающую кнопку пуска с общей точкой напряжения питания блока управления.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 4О что устройство блокировки фазового сдвига выполнено в виде нуль-органа сетевого напряжения.

1505701

М

Е о

m o (б х х х о и о и о х о 4

Ы

° -х

Х

Е б} х m а

} о х

l о х»

>х о

}б

Э

Ц х

cQ о а о б}

)х о а о

Ф}

o o o

И

Е о

}б

}-( о

Х

2 р1 л х

А

Ц

Ц

>х

cQ а

Ql х

)х

Э

R (A

Х

cQ о » о

o o o х ф

Э х х х о и о о

° л х

Э

У

Я

Х

}б

i о а о

} х}

>х

Р а

Э

I о и б}

}б

} и

)х о а

E и ъ

E о

)О

cd а

} (-

> — — ) х о (» ° х э х

Е .Я

Э и х х х

g v а

QI Q!

Е }б > }» х о

l б}

Г} Е» о х с }

g х о б} х а

cd O

Е E и

; v х

Э Э х х х э о

}б

g Cl

x o, }

Я о

4б

cQ o

» о

Р о

Ql а а о

} }» и и

lQ x а э х

}» о х

Э х A м я х х

И Э х сА

Э х

6} о о

Г» к о х х х л

Е х и х

1 н

Е» о (б с } х

Э э о а х о IQ ххи

Э °

):(z х о

ы о

k( й( а -"Х сб Ф

У>

>х о о

Э х э >х

Е о

m x

cd Х

Э

И Е

Э

cd а >Х

Х CQ Э

ooæ

}» х й((б

Э О m х х хиц с5

Х )О

<б Е а cf u

o o

}

i о — }

}

i

}

i о о

i i сб i }

m }» i х о .г }

)О g Х }

ccI О И, I х Х I

v о 4 ох }

Э Г cd C(l о

4 Х } э ц о а cd Э х х

Ф » х э сю о m х я } !

o c; v

)О Х И E р 5са и

150570l

Составитель В. Грибова

Редактор О. Гол ов ач Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 5360/13 Тираж 894 Подп исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101