Пристрій для магнітно-імпульсної обробки металів

Винахід може бути використаний у машинобудуванні та в електротехнічній галузі при магнітно-імпульсній обробці металів, наприклад, для магнітно-імпульсного зварювання, а також в імпульсній електроенергетиці при використанні ємкісних накопичувачів енергії. На сучасному рівні техніки відоме устаткування для МІОМ [Дудин А.А. Магнитно-импульсная сварка металлов.- Μ.: Металлургия, 1979. - С.108-109], яке являє собою генератор імпульсних струмів. Устаткування складається із накопичувача енергії, комутуючого пристрою, зарядного пристрою, датчика напруги зарядки накопичувача енергії, блока керування та індуктора. Накопичувач енергії являє собою батарею конденсаторів, яка спочатку підключається до зарядного пристрою для зарядки, а потім до індуктора через комутуючий пристрій. Особливість магнітно-імпульсного зварювання полягає в тому, що для здійснення процесу необхідно застосовувати потужний, але дуже короткий (десяті долі мілісекунди) зварювальний імпульс струму. Звичайно це досягається тим, що використовується батарея конденсаторів високої напруги (одиниці та десятки кВ.). Така батарея конденсаторів має велику вартість і визначає в основному вартість всього зварювального обладнання. Причому кожний конденсатор батареї повинен розраховуватись на повну напругу зарядки батареї конденсаторів, що суттєво знижує безпеку. Відомий також пристрій для зарядки батареї конденсаторів, що виконується у вигляді помножувача напруги [Рогинский В.Ю. Электропитание радио-устройств. - Л.: Энергия, 1970 - С.112-114]. Подібні апарати забезпечують зарядку батареї конденсаторів до великих напруг, але їх неможливо виконати на великі потужності, що значно знижує продуктивність устаткування для МІОМ. Здешевіти обладнання для МІОМ та збільшити безпеку останнього при роботі можливо за рахунок використання дешевих електролітичних конденсаторів. Однак останні не підходять для машин МІОМ зі традиційними джерелами живлення, тому що вони існують тільки на невеликі напруги (до 500-600В). Щоб застосовувати електролітичні конденсатори для МІОМ, необхідно джерело живлення, у якому батарея конденсаторів розділена на η секцій, які одночасно паралельно заряджаються до невеликої напруги, а при розряді на індуктор з'єднуються послідовно. При цьому ви хідна напруга збільшується у η разів, а спільна ємність батареї конденсаторів зменшується у η разів. Найбільш близьким щодо пристрою для магнітно-імпульсного зварювання, що заявляється (прототипом), є сходова схема Маркса-Аркадьєва з каскадним з'єднанням RC-ланцюгів [Пентегов И.В. Основы теории зарядных цепей емкостных накопителей энергии. - К.: Наукова Думка, 1982. - с.63]. Недоліком схеми є втрати у резисторах при заряджанні батареї конденсаторів, неможливість зарядки всієї батареї конденсаторів до заданої напруги, тому що всі секції батареї конденсаторів під час зарядки перебувають під різною напругою. Технічною задачею винаходу є створення пристрою для магнітно-імпульсної обробки металів, який забезпечить здешевлення обладнання, збільшення ККД та безпеки при роботі у порівнянні з прототипом. Технічним результатом винаходу є отримання нової електричної схеми пристрою для магнітно-імпульсної обробки металів, що забезпечує очікувані переваги у порівнянні з прототипом. Суть винаходу полягає у тому що, у новій схемі пристрою для МІОМ перший тиристор анодом з'єднаний з плюсом першої батареї конденсаторів, а катодом - з одним з виводів індуктора, інший вивід якого з'єднаний з мінусом останньої батареї конденсаторів, причому решта тиристорів - анодом з плюсом, а катодом з мінусом, підключається між відповідними батареями конденсаторів. Завдяки такого з'єднання елементів кожна батарея конденсаторів заряджається через відповідні діоди до однакових, порівняно невеликих значень напруги, тому можливо використовува ти дешеві електролітичні конденсатори, а розряд всіх батарей конденсаторів на індуктор здійснюється при їх послідовному включенні за допомогою тиристорів, причому до індуктора прикладається сумарна напруга всіх батарей конденсаторів. Перелік фігур креслення. На Фіг.1 показана принципова електрична схема пристрою для магнітноімпульсної обробки металів, що пропонується. Пристрій містить: випрямляч 1, η ланцюгів, кожен з яких має послідовно з'єднані діод Dn1 (n вказує номер ланцюга, а цифра - номер діода у ланцюзі), батарею конденсаторів С n (n вказує номер ланцюга) і діод Dn2 (n вказує номер ланцюга, а цифра - номер діода у ланцюзі) та підключається паралельно виходу випрямляча, η тиристорів Тnm (n вказує до якого ланцюга підключається анод тиристора, a m - катод тиристора), індуктор 2 і блок 3 керування тиристорами Тnm. Пристрій працює таким чином. При підключенні випрямляча 1 до силової мережі, всі батареї конденсаторів С n одночасно заряджаються до напруги виходу випрямляча 1 по колу: плюс випрямляча 1, діоди Dn1, батарея конденсаторів С n, діоди Dn2, мінус випрямляча 1. Коли відкриваючі імпульси подаються у керуючі кола тиристорів Тnm, останні переходять у стан провідності. Здійснюється розряд батарей конденсаторів С n по колу: плюс батареї конденсаторів С1, тиристор Т1n (n - це останній ланцюг пристрою), індуктор 2, мінус батареї конденсаторів С n плюс батареї конденсаторів Сn, тиристор T n(n-1), мінус батареї конденсаторів С(n-1), і так далі та в кінці кола - плюс батареї конденсаторів С2, тиристор T21, мінус батареї конденсаторів С 1. В індукторі 2 вироблюється імпульс сили і здійснюється обробка металевих деталей. Пристрій може робити і в режимі релаксаційного скиду. При досяганні на батареї конденсаторів Сn під час зарядки заданої напруги, блок керування тиристорами 3 виробляє відкриваючі імпульси, тиристори Тnm переходять у стан провідності і здійснюється розряд батарей конденсаторів Сn через індуктор 2 - та обробка деталей. Економічний ефект винаходу досягається здешевленням обладнання для МІОМ, збільшенням ККД та покращенням безпеки останнього при його роботі за рахунок використання нової схеми пристрою.